中信證券：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)論技術(shù)，聯(lián)想風(fēng)波理性聯(lián)想

一、背景資料

5G（5th Generation，第五代移動通信技術(shù)）

相比于2G電話短信、3G低速上網(wǎng)、4G高速上網(wǎng)，5G定義了eMBB（增強移動寬帶：4G提升）、URLLC（低時延高可靠：無人駕駛，工業(yè)自動化等）、mMTC（海量連接：物聯(lián)網(wǎng)等）三大應(yīng)用場景。本次事件涉及eMBB場景。

圖1：5G應(yīng)用場景

資料來源：Qorvo，中信證券研究部

3GPP（the 3rd Generation Partner Project，第三代合作伙伴計劃）

成立于1998年12月的標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)，最初為3G制定標(biāo)準(zhǔn)，隨后延伸至4G和5G研究。其合作伙伴（Partners）保障其話語權(quán)，包括組織伙伴OPs（Organizational Partners，歐美亞7個通信標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)）和市場代表伙伴MRPs（Market Representation Partner）；個體會員（Individual Members）具備投票權(quán)，共573家，一般隸屬于組織伙伴。

圖2：3GPP組織伙伴OPs與市場代表伙伴MRPs

資料來源：3GPP，中信證券研究部整理

對3GPP而言，某一技術(shù)形成標(biāo)準(zhǔn)，需反復(fù)論證和嚴格審查，先經(jīng)過研究階段SI（Study Item）輸出研究報告TR（Technical Report）驗證可行性，再通過工作階段WI（Work Item）形成技術(shù)規(guī)范TS（Technical Specification）。工作階段，相關(guān)會員由于立場不同往往相互爭論，此時3GPP將深入研究問題，形成相對合理的方案，最后以示意投票機制來收場。本質(zhì)上，標(biāo)準(zhǔn)確定方式是協(xié)商制而非民主投票制，因為科學(xué)技術(shù)往往客觀單一越辯越明，政治博弈卻相對主觀難有定論。本次事件涉及R15標(biāo)準(zhǔn)，URLLC和mMTC將之后討論。

圖3：3GPP系統(tǒng)架構(gòu)和空口標(biāo)準(zhǔn)

資料來源：3GPP，中信證券研究部整理

信道（Channel）

將信號由信源傳輸至信宿的媒介，無線信道即頻段。5G NR標(biāo)準(zhǔn)包含F(xiàn)R1（Sub-6GHz，450MHz-6000MHz，n1-n255）和FR2（mmWave，24250MHz-52600MHz，n257-n511）兩個頻譜范圍，未來將從中取部分作為控制信道（傳輸指令和同步參數(shù)，信息量小，長碼無意義）和數(shù)據(jù)信道（傳輸數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)量選擇長短碼）。

表1：5G信道方案

資料來源：3GPP，中信證券研究部整理

信道編碼 （Channel Coding）

由于移動通信存在干擾和衰落，故數(shù)字信號必須采用糾、檢錯技術(shù)（信道編碼），以增強數(shù)據(jù)在信道中傳輸時抗干擾的能力。一般由學(xué)者原創(chuàng)出理論，通信廠商使之落地運用，理論到應(yīng)用的過程十分復(fù)雜，許多技術(shù)需要全球通力合作。目前包含分組碼、卷積碼、級聯(lián)碼等。本次聯(lián)想投票事件涉及其中Turbo碼、LDPC碼和Polar碼。

圖4：數(shù)字通信系統(tǒng)功能框圖

資料來源：數(shù)字通信系統(tǒng)模型，中信證券研究部整理

Turbo（Turbo Code，渦輪碼）

應(yīng)用于3G和4G，由法國教授Claude Berrou等人1993年提出的一種級聯(lián)碼，性能接近香農(nóng)極限，編譯碼復(fù)雜度低，如果采用將向后兼容，與3/4G協(xié)同增效。但由于其串行內(nèi)部結(jié)構(gòu)，迭代次數(shù)多，譯碼時延大，受限于5G高速率（eMBB）和低時延（URLLC）場景，基本專利在2013年8月29日已到期，產(chǎn)業(yè)鏈成熟。

LDPC（Low Density Parity Check Code，低密度奇偶校驗碼）

4G有力競爭者，由MIT的Robert Gallager博士1963年提出，并行內(nèi)部結(jié)構(gòu)，幾乎適用所有信道，性能逼近香農(nóng)極限，描述簡單易于理論研究，譯碼簡單適合硬件實現(xiàn)，1996年引起關(guān)注，目前已廣泛應(yīng)用于深空通信、光纖通信、衛(wèi)星數(shù)字視頻和音頻廣播等領(lǐng)域，包括CMMB（廣電的廣播電視網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)）、WiFi標(biāo)準(zhǔn)、嫦娥二號等航天通信標(biāo)準(zhǔn)。專利方面，三星和高通排名靠前，華為也很靠前，由于提出時間早，目前核心專利多已過期，產(chǎn)業(yè)鏈也相對成熟。

Polar（Polar Code，極化碼）

5G新編碼技術(shù)，由土耳其教授E. Arikan在2007年提出，迄今發(fā)現(xiàn)的唯一能達到香農(nóng)限的編碼方法，具有明確簡單的編碼及譯碼算法，糾錯性能甚至可超過Turbo碼、LDPC碼，2009年開始引起通信領(lǐng)域的關(guān)注。由于推出時間晚，大量核心專利掌握在包括E. Arikan教授在內(nèi)的企業(yè)和個人的手中，華為也很早就開始專利布局，目前產(chǎn)業(yè)鏈不夠成熟。

表2：三種信道編碼對比

資料來源：3GPP，中信證券研究部整理

二、事件始末

本次聯(lián)想投票事件涉及3GPP RAN（Radio Access Network）工作組針對R15的三次會議：RAN1 #86、RAN1 #86b、RAN1 #87。

根據(jù)3GPP官網(wǎng)的信息，我們整理相關(guān)會議信息如下：

3GPP RAN1#86（時間：2016.8 地點：葡萄牙里斯本）

R1-167999 WF on Channel Coding Selection: Qualcomm Incorporated, Samsung, Nokia, ASB, ZTE, MediaTek, Intel, Sharp, MTI, Interdigital, Verizon Wireless, KT Corporation, KDDI, IITH, CEWiT, Reliance-jio, Tejas Networks, Beijing Xinwei Telecom Technology, Vivo, Potevio, WILUS, Sony, Xiaomi, OPPO

Proposal: LDPC should be selected for eMBB data channel to provide performance and implementation advantages at high rate and large blocklength

R1-168040 WF on channel coding selection: Huawei, HiSilicon, CMCC, CUCC, Deutsche Telekom, Telecom Italia, Vodafone, China Unicom, Spreadtrum

Proposal: Polar code is a candidate channel coding technique for NR for eMBB, URLLC, mMTC

R1-168164 WF on turbo code selection: LG, Ericsson, CATT, NEC, Orange, IMT

Proposal: LTE turbo code should be supported for NR for at least low throughput including eMBB, mMTC, and URLLC

Conclusion

The eMBB data channel coding scheme will be chosen at RAN1#86bis

Note that consideration of combinations of coding schemes is not precluded.

簡言之，各方給出提案，形成LDPC（高通等）、Polar（華為等）、Turbo 2.0（LG等）三大技術(shù)方案。此次屬于單純的討論，未進行投票，也不涉及到聯(lián)想的表態(tài)。

表3：3GPP RAN1#86結(jié)果

資料來源：3GPP，中信證券研究部整理

3GPP RAN1#86b（時間：2016.10 地點：葡萄牙里斯本）

Question How many channel coding schemes should be specified for the NR eMBB data channel:

LDPC: Ericsson, Sony, Sharp, Nokia, ASB, Samsung, Intel, QC, VzW, KT, IITH, IITM, Fujitsu, MotM, Lenovo, KDDI

Polar: HW

T+L: Accelercomm, IMT, LG, NEC, Fujitsu, Orange

L+P: ZTE, Etisalat, Mediatek, Nubia, Xiaomi, Coolpad, Neul, HW devices, OPPO, CATR, TDTech, Spreadtrum, Potevio, ITRI, IDC, DT, NTU

Possible Agreements

Alt 1:

The channel coding scheme for eMBB data is LDPC

No: HW, IDC, HiSi, DT, NEC, CMCC, LG, Spreadtrum, Neul, CATR, Xinwei, TDTech, OPPO, Coolpad, Xiaomi, HW Devices, ITRI, Mediatek, Accelercom, Nubia, IMT, Orange, ZTE, ZTE Microelectronics

Alt 2:

The channel coding scheme for eMBB data is LDPC, at least for blocks larger than X

Polar coding is supported for eMBB data for blocks smaller than X

No: Sams, NEC, Intel, QC, LG, Nokia, ASB, MotM, Lenovo, KT, Ericsson, CableLabs, ITL, Sequans, Acorn, Asustek, Mitsubishi, KDDI, Wilus, Accelercom, IMT, Orange, Sony, Sharp, Fujitsu, VzW, Docomo

Alt 3:

The channel coding scheme for eMBB data is LDPC, at least for blocks larger than X

Turbo coding is supported for eMBB data for blocks smaller than X

No: HW, IDC, HiSi, Sams, Nok, ASB, KT, QC, Asustek, Spreadtrum, Mitusbishi, CATR, Xinwei, TDTech, OPPO, Intel, Coolpad, Neul, Wilus, Xiaomi, ITRI, Mediatek, Nubia, ZTE, ZTE Microelectronics, HW Devices, CableLabs, ITL, DT, VzW, KDDI, Acorn, Docomo

Agreement

The channel coding scheme for eMBB data is LDPC, at least for information block size > X

FFS until RAN1#87 one of Polar, LDPC, Turbo is supported for information block size of eMBB data