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技术角度解读:联想5G编码投票事件到底是怎么回事?

2018/05/19
导读
联想是个什么样的企业,各人可以自行判断。但本文希望能解释清楚还原一些事件真相。


撰文 | 陈    经

责编 | 李晓明


  


联想2年前参与5G编码标准投票的历史,近日被旧事重提。在中美贸易战与技术战争的背景下,联想受到了很大舆论压力,说华为5G编码之争失败了,是联想害的。这把创始人柳传志惹急了,站出来公开发声。


本文解释5G编码投票事件的来龙去脉,还原其背后的技术背景和行业规则。


5G编码的几种选择是怎么回事?


4G、5G等无线通信在传输中会发生丢失或者错误,需要用编码、解码来解决。编码加上冗余信息,解码时如果失败,就说明传输有误要重新传输。根据各种应用需求,有多种编解码方案。


现在我们用的4G编码,叫Turbo码,是由欧洲主导的。为什么只有一种编码方案?因为全球要互相通信,通信企业也要互相合作。全球国家与公司在通信技术标准上非常注意协商,自己搞一套是不太好的事。


现在到5G了,能不能继续用这个Turbo码?其实法国电信就是这么主张的。但是5G比4G传输速率高10倍以上,还要求低延时。Turbo码编码简单,但是解码复杂,需要的算力较高,这不经济。显然要选择解码速度快延时低的方案,降低对硬件要求。


人们发现,有两种编码方案是更好的选择。一种是LDPC码(低密度奇偶校验码),一种是Polar码(极化码)。前者是1960年Robert Gallager提出的;后者是土耳其毕尔肯大学Erdal Arikan教授2008年提出的。而Gallager就是Arikan在美国MIT的导师。


Erdal Arikan和Robert Gallager


也就是说,华为支持的Polar码,并不是华为发明的。为什么华为要支持Polar码,不支持LDPC码?


一个编码方案要软硬件实施,牵涉到很多专利。1960年提出的LDPC,发展较早,华为尽管有一些LDPC相关专利,但不如业界老牌公司多。而Polar码2008年出来时,华为已经是业界龙头,基于此积累了更多专利。因此,用Polar码做5G编码更有利于华为的专利布局,当然华为选择力推Polar码。


但是LDPC发展了多年比较成熟,软硬件支持更完善。新的Polar码理论上有一些优势,但毕竟年头短,应用还有待发展。业界对Polar码的一个疑虑是,它的解码方式叫“逐次消去列表解码法”,不适合硬件并行实现。Polar码的理论优势,硬件实现起来有没有优势不好说。


上面说的是数据编码,无线通信中还有一种编码,叫控制信道编码,用来传输指令和同步数据。控制信道码块长度一般是20-100比特,极端场景可达300比特;数据信道的码块长度是40到6000~8000比特,码块多得多,数据量比控制信道要高几个数量级。但是控制信道对系统性能很关键。


4G控制信道用的编码,叫TBCC(咬尾卷集码)。2016年底华为成功推动Polar码在5G标准的控制信道中应用,取代的就是TBCC。


另外,因为5G数据信道编码的争议,还产生了两个专有名词:“长码”和“短码”。大家隐约感觉,Polar码在较小的码块传输中不错,而LDPC在较大的码块传输是更好选择。有人提出建议,大码块(长码)用LDPC编码,小码块(短码)用Polar码。2016年底不少新闻误以为华为推的Polar码在短码中胜出了,这是不对的。


支持Turbo码的欧洲公司,其实意思是长码用LDPC,短码继续用4G的Turbo码。绝大多数支持Polar码的公司,意思是长码用LDPC,短码用Polar码。只有华为支持长码和短码都用Polar码。


各家公司出于自身利益,各自支持Turbo、LDPC、Polar码,国际社会怎么解决这个问题?各干各的不可能,否则会乱套,产品不能通用,同一类型的设备要支持几种编码,会很麻烦,很浪费。所有公司都同意,要商量出一个编码规范,商量好了大家就一起照着做,历史证明,这是行之有效的办法。


那么,这个商量的过程具体是怎么回事?这就要谈到让联想备受争议的3GPP会议了。


3GPP技术会议是怎么回事?


首先,这个3GPP是公司之间的电信组织,各个公司说事的时候不把国家扯进来。还有IETF(国际互联网工程任务组)这样的个人组织,成员更为独立。


从国家角度说事的组织叫ITU(国际电联),是联合国下面的一个机构。ITU分配无线频谱、卫星空间轨道,制定全球电信标准。


为什么5G编码不到ITU说事?因为编码是一种技术实施,不涉及频谱、空间分配,技术实施得由行业公司具体干出来。公司有时更愿意在3GPP这种公司组织里谈事。


和5G编码相关的3GPP技术会议有三次,分别叫RAN1#86、#86b、#87。这种技术会议不是定期开的,有事要解决就让业界相关公司来开会,一次不解决问题,就继续开。


会议原则上技术优先,各个公司必须用“技术语言”来说事。主办者会综合各个公司的意见,接受各种提案,让公司们对提案表态。支持者太少的提案,就直接放弃。如果对立提案各有不少支持者,就充分讨论。


为什么3GPP会有投票?这种投票其实是摸底性质的,看看某种技术有多少公司支持,或者反对。这里需要说明的是,不存在所谓的“投票定胜负”。


也就是说,3GPP不会公布一个投票框架说,“这是最后决战了,投票输了的得听赢家的”。公司之间不能这么说事,3GPP还是主张协商解决问题。如果投票差距不大,3GPP很可能会说:分歧比较大,不忙做决定,先把能定的定下来。原则是找共识,不是定胜负。


那为什么投票还是很重要的呢?因为支持者多,说事的时候就显得有道理。如果一个公司支持者不多,还坚持说自己的方案好,会显得不专业,好象不是来开会而是来捣乱的。支持者多,提案的人就更容易坚持,说大家应该这么办,你们应该改变看法。最后,就全体同意某个方案了,会议算是开成了。支持少的人可以要求继续讨论,来说服更多公司。但是,除非一拍两散自己强行支持某种方案,最终还是得一起商量。时间拖下去,对参与的公司都不利,一般也就商量出办法了。因为3GPP并不是让公司们来斗争定胜负,总的来说是为了共同的利益,确定了技术方案,大家都有钱赚。过程中各公司的利益可以开诚布公摆在台面上,甚至国家利益都可以暗中体现。但无论如何,最终还得协商解决。


介绍完了3GPP开会的原则,三次5G编码会议具体是怎么回事?


3GPP三次5G编码会议的过程



哥德堡会议


2016年8月22-26日,3GPP第一次重要的5G编码会议在瑞典哥德堡举行,叫RAN1#86会议。


这次业界公司还属于交换意见,叫预讨论,没有说一定要出结果。哥德堡会议只聊数据编码,不聊控制信道编码。


这次会议,不少争论忽略了。要按这次讨论的内容,一堆中国公司都像是站错队了。


这次会议的公开文本可以到3GPP网站去下载。其中的一个章节是这么说的:



它的意思是,中国的中兴、VIVO、小米等公司,和高通、三星等公司支持了一个提案:数据信道应该用LDPC编码。


同时,也有一个打对台的提案:



这个提案是华为和自家的海思、中移动、中国联通、德国电信、意大利电信、沃达丰、展讯提出的:让Polar作为数据信道一项候选的编码方案。


从两个提案看,阵营很模糊,华为这边有西方公司,而那边也有几家中国公司参与到高通、三星支持的方案。其实这是各家公司表达对技术的意见,纯粹的技术意味,不是站队。LDPC作为老牌编码方案,得到了中国外国不少公司支持。Polar码作为新兴技术,也得到了一些公司支持。而且也只是预讨论,并不是要做什么决策。



其实还有第三个提案,LG、爱立信等公司说,Turbo码也得考虑进5G编码。


那这次会议,联想还有它收购的摩托罗拉在干啥?在打酱油。可能是因为还没有什么意见,就没有啥提案,没有表态。


因为业界公司看来有分歧,会议就给出结论(或者说建议)了:



这意思是说,这次有分歧定不了,数据编码方案在下次会议RAN1#86b解决。会方建议,业界公司去积极分析比较,多给细节,帮助做出最后决定。也就是说,没有决定什么事。


里斯本会议


2016年10月10-14日,讨论这个建议的86b会议在葡萄牙里斯本召开了。这也是现在舆论讨论得最多的一次会议。这次会议仍然是讨论数据信道的编码。


如前所述,经过讨论大家觉得可以把长码和短码分开来处理,各自选择一种编码,可以让各家公司更充分表达意见。这次,联想终于被卷进来了。


联想(以及旗下的摩托罗拉)参与的一个提案是:



这个提案是说,长码和短码都用LDPC码。从名单来看,联想确实很刺眼,因为同行的其它全是美欧日韩公司。


华为搞的提案是这个:



这个提案说,Polar码也应该成为数据信道的方案之一,其实意思就是“长码用LDPC,短码用Polar”。中国方面包括台湾的公司基本都支持了华为,在86会议中支持LDPC的中兴、OPPO、VIVO、小米都转过来了。比起联想,确实有站队的意思了。


会方看分歧大,就想办法搞清楚事情,组织了一个提问调查让各家公司回答:



这个问题是,数据信道应该用几种编码方案?联想又和一堆公司说,应该用LDPC作唯一选择,等于重复了第一个提案。注意华为一家独自说,应该用Polar码来完全换掉LDPC。另外一些公司说,应该长码用LDPC,但是短码用Turbo或者Polar。


会方看事儿还是麻烦,就继续组织了一次“否定性投票”。意思是说,给出一种方案,如果你一定不同意,就说出来。这次“投票”,也就是联想被舆论指责的最大罪证。



这里有三个选项,让人表述反对意见。“长码LDPC,短码Turbo”方案的反对者最多,33家。“长码LDPC,短码Polar”反对的公司也不少,有27家,这就是让联想惹上麻烦的投票行为,联想反对了华为阵营支持的Polar码。“长码短码都用LDPC”,反对者有24家,华为阵营都投了反对。这就是一些舆论说,华为投票24:27输给了高通的由来。


通过这个调查,会方“求同存异”,得出了结论:



这里最重要的结论是,长码确定用LDPC了,短码的几种选择再议(区分什么叫短码长码的X值也再议)。除了华为,所有公司都同意,这个共识华为确实没法阻止,而且和联想的站队无关。就算联想和中兴小米一样,短码选Polar,长码也确定会是LDPC的。


下面要进入最关键的逻辑讨论了。联想在两个对立提案中,与许多中国公司截然不同的奇怪站位,对会方的结论有什么影响?如果联想改而支持华为,会议结论会有什么改变么?


答案是毫无影响!这是很多舆论不懂的道理。


有些人说,如果联想改站到华为这边,3GPP就会决定让Polar码来做短码编码了。这种推理绝对是错误的。因为3GPP的决议是,短码编码是“不确定状态”,下次会议再说。为什么不确定?因为两边都有一些支持的公司。并没有什么投票定输赢。只要两边的公司不是碾压的优势(就象所有公司都同意长码用LDPC,只有华为不同意),里斯本会议就会给出“不确定”的结论。


一些舆论说,华为与高通阵营各得了24和27票,华为输了,所以联想是罪人(因为联想可以拉着摩托罗拉改投华为,于是就26:25,华为就能赢了)。这个分析是绝对错误的!


首先,并没有什么华为24:27输给高通这回事。因为高通阵营说的“长码短码都用LDPC”,会议方并没有同意。其次,也不存在“联想改投,华为就能26:25赢了”这回事。联想改投,无非是两边反对的公司数量发生一点变化,在参会各方看来,没有太大影响,仍然是分歧很大。绝对不可能因为联想改投了,“长码LDPC,短码Polar”就变成会议结论了。按这个逻辑,“长码短码都用LDPC”应该当场以27:24胜出,然而会议结论并没有这样说。会议只是让大家充分表达意见,给出一个“下次再说”的结论。


对于联想这次会议为什么站到华为对立面去了,很难说清楚。联想自己说是对LDPC更有感觉,技术积累更多。哪怕就诛心地认为,联想就是想坏华为的事,就是想投靠西方阵营表示自己“心向西方市场”,这都可以猜测,是个人自由。但是必须明确指出,联想的投票或者站队,并没有在里斯本会议上让华为失去机会,没有对华为产生任何不利影响。


雷诺会议


2016年11月14-18日,#87会议在美国雷诺举行。这次会议最终决定了5G编码的主要问题。


由于联想在雷诺会议上投票和华为完全一样,所以关于联想没什么好说的。但是3GPP会议在技术方面的决定逻辑,还是很有看点的。


前面已经说了,“长码用LDPC”这事已经定了,华为也放弃了。要争的就是“短码用什么”。由于Turbo码反对的人最多,所以也不用讨论了。所以争论的焦点就是,“短码用LDPC,还是用Polar”。在这个问题上,全球通信公司有一个大规模的站队。


华为组织起了55家公司的阵营,要求“短码用Polar”。注意联想和摩托罗拉都在华为这边了。



高通组织起了31家公司的阵营,要求“短码也用LDPC”。



注意,高通阵营的提议中,也包含了一些对Polar方案的让步。对于特殊情况下的小码块数据,以及控制信道编码,可以用Polar码。


除了“数据信道短码”方案的争议,在控制信道上也发生了一个较小的分歧。华为等55家公司提议控制信道编码用Polar码,高通等五家公司提议用TBCC码。这个很容易决定,华为等55家公司的意见成为共识,3GPP会议决定,控制信道编码用Polar码。这确实是华为阵营获得的一个成就,也是2016年底不少新闻报导的焦点(虽然很多说错了)。两个提案如下,明显华为阵营的公司多得多。



那么,“短码用LDPC,还是用Polar”这个问题最后如何了?是不是按某些人以为的投票逻辑,华为这边55票对高通31票胜出了?很遗憾,3GPP会议的逻辑不是这样的。


3GPP会议不是数公司数量,大公司的份量要比小公司重得多。高通阵营那31家,但是很有几家大块头,如三星、英特尔、爱立信,全球市场份额不小。


最后,雷诺会议得出的“共识”,基本按高通阵营建议的来了:短码也用LDPC码。可能高通阵营提议里控制信道用Polar的建议,就是用来让华为阵营放弃对抗的。可以想象,会议各方争论,华为方案通不过,而高通阵营实力要强一些,最后就劝华为阵营妥协。华为阵营看着公司多,但是也并不是很坚定,大多数公司技术上其实没有多少偏向。事情总需要得到解决,不能拖着不动,于是华为这边就同意了短码用LDPC,以控制信道用Polar码作为小的收获。


华为阵营也不能说是输。通过了标准,业界公司可以各显神通占领市场。华为在LDPC上也有积累,以后会在LDPC方向上继续努力。


结  论


在3GPP在于5G编码的三次会议上,华为公司史无前例地组织起了庞大的阵营,对美欧日韩公司阵营发起了挑战。这说明中国公司学会了用“技术语言”来表达公司利益、国家利益,公司之间的合纵连横能操作起来。


华为公司主推的Polar码,不是自己发明的,但这是中国公司首次按照3GPP的公认规则下场比赛,有里程碑意义。华为提出的建议,需要争取全球公司同意,并非TD-SCDMA这种本国就能独立实施的标准。华为虽然没有实现数据信道的目标,但也算部分成功了,Polar码成为控制信道的编码方案。


联想在几次5G编码3GPP会议中,本来是无关紧要的角色,2016年没有引起任何关注。第三次会议,联想加入了中国公司的阵营,没有异常。联想在第二次会议中,奇怪的站队行为,应该由联想自己去解释。本文指出的是,联想第二次会议中的异常行为对会议进程没有任何影响,并非华为方案没有通过的原因。而3GPP也不存在所谓的投票定输赢的机制。从目前的国际电信公司格局看,华为方案得到通过的可能性不大,更不可能在第二次会议中直接通过。从3GPP会议的处理原则看,无论联想站哪边都不会有实质影响。


舆论由于对电信标准涉及的技术问题、流程问题不理解,对事件可能有一些误解。联想是个什么样的企业,各人可以自行判断。但本文希望能解释清楚还原一些事件真相。


作者注:感谢通信专家杨学志博士对事件提供的专业意见,对本文帮助很大。

本文首发于“风云之声”(fyvoice),经作者改写,授权《澳门美高梅xb1.com》刊发。


参考文献:

1.https://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/WG1_RL1/TSGR1_86/Report/Final_Minutes_report_RAN1%2386_v100.zip

2.https://www.3gpp.org/ftp/TSG_RAN/WG1_RL1/TSGR1_86b/Report/Final_Minutes_report_RAN1%2386b_v100.zip

3.https://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/WG1_RL1/TSGR1_87/Report/Draft_Minutes_report_RAN1%2387_v010.zip


制版编辑:杨枭 |





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