5G通信關(guān)鍵技術(shù)到底有哪些？

　　不久前，中國華為公司主推的Polar Code(極化碼)方案，成為5G控制信道eMBB場景編碼方案。消息一出，在網(wǎng)絡(luò)上就炸開了鍋，甚至有媒體用“華為碾壓高通，拿下5G時(shí)代”來形容這次勝利。那么，媒體報(bào)道是否名副其實(shí)，除了編碼之外，5G還有哪些關(guān)鍵技術(shù)呢?

　　5G通信到底是什么

　　5G，顧名思義是第五代通信技術(shù)，3GPP定義了5G三大場景：

　　增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶(eMBB，Enhance Mobile Broadband)，按照計(jì)劃能夠在人口密集區(qū)為用戶提供1Gbps用戶體驗(yàn)速率和10Gbps峰值速率，在流量熱點(diǎn)區(qū)域，可實(shí)現(xiàn)每平方公里數(shù)十Tbps的流量密度。

　　海量物聯(lián)網(wǎng)通信(mMTC，Massive Machine Type CommunicaTIon)，不僅能夠?qū)⑨t(yī)療儀器、家用電器和手持通訊終端等全部連接在一起，還能面向智慧城市、環(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)、森林防火等以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標(biāo)的應(yīng)用場景，并提供具備超千億網(wǎng)絡(luò)連接的支持能力。

　　低時(shí)延、高可靠通信(uRLLC，Ultra Reliable Low Latency CommunicaTIon)，主要面向智能無人駕駛、工業(yè)自動(dòng)化等需要低時(shí)延高可靠連接的業(yè)務(wù)，能夠?yàn)橛脩籼峁┖撩爰?jí)的端到端時(shí)延和接近100%的業(yè)務(wù)可靠性保證。

　　從中可以看出，相對于4G通信，5G通信能夠提供覆蓋更廣泛的信號(hào)，而且上網(wǎng)的速度更快、流量密度更大，同時(shí)還將滲透到物聯(lián)網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)智慧城市、環(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療儀器、無人駕駛、家用電器和手持通訊終端的深度融合，換言之，就是萬物互聯(lián)。

　　5G通信有哪些關(guān)鍵技術(shù)

　　有媒體將中國華為主推的Polar在信道控制eMBB場景中擊敗美國主推的LDPC和法國主推的Turbo2.0，認(rèn)為是華為掌握了5G的核心專利，并用“華為碾壓高通，拿下5G時(shí)代”來形容。但這種描述是比較值得商榷的。

　　本次高通和華為爭奪的eMBB場景編碼方案，就這件事情本身而言還不能成為核心專利。核心專利是由幾個(gè)體系來組成的，一般來說，物理層都認(rèn)為是最核心的關(guān)鍵技術(shù)，這其中就包括編碼，編碼一方面可以傳遞信號(hào)，同時(shí)編碼技術(shù)也可以增加抗干擾能力，Turbo2.0、Polar Code、LDPC就是目前法國、中國、美國主推的編碼方案。

　　另外一個(gè)就是多址，多址技術(shù)指的是解決多個(gè)用戶同時(shí)和基站通信的問題，怎么來分享資源的技術(shù)，第一代通信采用的是FDMA技術(shù)，第二代通信采用的是TDMA技術(shù)，第三代通信采用的是CDMA技術(shù)，第四代通信采用的是OFDMA技術(shù)，5G時(shí)代多址是一個(gè)很關(guān)鍵的爭奪點(diǎn)，現(xiàn)在流行看法就是NOMA。不過，4G奠基性技術(shù)“軟頻率復(fù)用”的發(fā)明人楊學(xué)志不久前撰文《NOMA只是一個(gè)誤解》，認(rèn)為NOMA未必能問鼎5G時(shí)代，依舊存在一定變數(shù)。

　　還有一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)就是多天線，多天線是一種增加容量的技術(shù)，在理論上能把容量提高很多倍。簡單的說，就是在現(xiàn)有多天線的基礎(chǔ)上通過增加天線數(shù)，甚至配置數(shù)十根甚至數(shù)百根以上天線，支持?jǐn)?shù)十個(gè)獨(dú)立的空間數(shù)據(jù)流，實(shí)現(xiàn)用戶系統(tǒng)頻譜效率的大幅提升。現(xiàn)在比較火的是MIMO技術(shù)，大規(guī)模MIMO技術(shù)不僅能夠在不增加頻譜資源的情況下降低發(fā)射功率、減小小區(qū)內(nèi)以及小區(qū)間干擾，還能實(shí)現(xiàn)頻譜效率和功率效率在4G 的基礎(chǔ)上再提升一個(gè)量級(jí)。此外，射頻調(diào)制解調(diào)技術(shù)也屬于關(guān)鍵技術(shù)。

　　為何說“華為碾壓高通，拿下5G時(shí)代”名不副實(shí)

　　所謂核心專利，是指能在物理層方面做出基礎(chǔ)性的創(chuàng)新并掌握話語權(quán)的專利技術(shù)，所謂話語權(quán)就是，一旦技術(shù)商用后，就具備獅子大開口的技術(shù)實(shí)力。比如高通在3G時(shí)代掌握擁有軟切換和功率控制兩大核心專利以及兩千項(xiàng)外圍專利，具備了像愛立信、華為、諾基亞、中興等全球通信廠商征收“高通稅”的技術(shù)資本。華為如果僅憑一項(xiàng)Polar碼是構(gòu)不成核心專利的，何況Polar碼也并非華為原創(chuàng)。

　　美國高通主推的LDPC是由國際信息領(lǐng)域泰斗Gallager約五十年前提出的，經(jīng)過50多年的發(fā)展和改進(jìn)，技術(shù)已經(jīng)非常成熟，雖然由于提出的時(shí)間較早，部分理念已經(jīng)不能稱之為先進(jìn)，但經(jīng)過多次改進(jìn)和擴(kuò)展，依舊是非常優(yōu)秀的技術(shù)。

　　法國主推的Turbo2.0是Turbo的延伸和發(fā)展，Turbo碼是4G時(shí)代使用的編碼之一，在技術(shù)上同樣非常成熟。而中國主推的Polar碼是由土耳其畢爾肯大學(xué)Erdal Arikan教授(是Gallager的學(xué)生)在2008年首次提出，polar碼的優(yōu)勢在于糾錯(cuò)能力強(qiáng)，而且是世界上唯一一種已知的能夠被嚴(yán)格證明達(dá)到信道容量的信道編碼方法，這對于高帶寬網(wǎng)絡(luò)的規(guī)范管理具有重要的意義，在某些應(yīng)用場景中已經(jīng)取得了和Turbo碼和LDPC碼相同或更優(yōu)的性能。但劣勢也非常明顯，就是誕生時(shí)間太短，技術(shù)不夠成熟。

　　本次Polar碼戰(zhàn)勝LDPC碼和Turbo碼贏得的是eMBB場景短碼控制信道。之前說過，3GPP定義了5G三大場景：增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶(eMBB)、海量物聯(lián)網(wǎng)通信(mMTC)、低時(shí)延、高可靠通信(uRLLC)。而華為這次僅僅獲得了eMBB場景中短碼的控制信道，而高通卻斬獲了eMBB場景的長碼和短碼的編碼信道，而且mMTC和URLLC場景的編碼方案還懸而未決。拋開之前提到的多址技術(shù)、多天線技術(shù)、射頻調(diào)制解調(diào)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，僅僅憑華為在編碼上取得了eMBB場景中短碼的控制信道，一些媒體就聲稱“華為碾壓高通，拿下5G時(shí)代”，這既不符合客觀實(shí)際，也頗有捧殺的嫌疑。

　　誠然，本次能夠在編碼標(biāo)準(zhǔn)的制定上占據(jù)一席之地是中國通信產(chǎn)業(yè)取得的勝利和實(shí)力的體現(xiàn)，但也不可忘乎所以，將取得的局部性勝利定義為“拿下5G時(shí)代”。