11月17日，华为公司主推的Polar Code（极化码）方案，成为5G控制信道eMBB（增强移动宽带）场景编码方案。此事当然是值得祝贺的事情，不过，有些文章过度把这个说成是华为原创，以及无线编码是移动通讯的最核心技术，可能会引起一些外行的误解。这里需要简单作一下科普。另外，作为曾与李进良、丁守谦老师等一起深入参与过中国3G、4G通信标准战略推动的作者本人，对此有更多的感慨，也借此机会谈一下中国标准战略问题。

一、这个技术是个什么概念？

首先指明一下，无论无线还是有线信道技术，主要是两个方面：一是如何把信道变成数字信道，在相同频谱资源前提下可以形成的数字信道码率更大；二是解决数字信道如何有效传递数字信息的问题。

这两个是有一定相关性的，不过前一个主要是调制解调的问题，后一个主要是编码解码的问题。这两个方面从通信协议上说都是属于“物理层”的问题。越是底层的协议，一般来说就越是基础，改动越难。所以，华为公司此次能在物理层协议上作些文章，是值得喝彩的。当然，射频调制解调是比编码更基础的协议，因此其难度和作用力才是通信中最顶级的，编码解码还是属于次一级的。

二、编码的作用是什么？

通过将信道数字化后，已经可以传递0、1数字信号。但是，真正在通信过程中是不能简单地直接就这么传的。举个例子，如果0是0伏特、1是5伏特，这样的数字信号传送时会形成一个直流电压，这是很麻烦的事情。学过模拟和数字电路的人就知道，直流会决定电路的工作状态，如果存在一个直流输入电压，可能会改变电路的工作状态。信道中也会存在不应有的多余能量损耗。因此，通信工程师们想到的一个解决办法是用对称的-5伏和5伏分别表达0和1，并且先对成串的0、1信息进行扰码，这样-5伏和5伏的脉冲数量变成基本相同的，从而就没有直流了。

另外，在信道中会有干扰和误码，除了通过调制解调技术增强抗干扰能力外，通过编码技术也可以增加抗干扰能力——这就是检错、纠错等编码技术。我们现在用的身份证号总共18位，最后一位就是校验位，它是根据前面17位数字通过一定的计算生成一个数字。这样如果有误码时，就能发现前面17位算出的数字和最后一位校码位对不上了，从而实现误码的发现，这样的编码就是检错编码。如果提供这样的附加位，甚至可以实现把错误的数字纠正过来，这就是纠错编码。

数字电路中的干扰大多是突发性的，如果直接按信息本身顺序传递，就会出现一连串连续误码，误码多了就没法检错和纠错了，因为任何检错和纠错编码技术都有一定的限制。所以，还有一种办法就是把一定长度的信息分组，打散以后传递，接收后再重新排序。如果有干扰，接收重新排序后就会把突发性的一串连续干扰误码尽可能分散，从而就更加容易被检错和纠错。

理论上说，检错和纠错不是绝对的，例如身份证上的号码有可能出现的数字错误在计算后与最后一位校验位正好就对上了，从而发现不了错误。因此，一个好的编码技术就是让这种发现不了的错误几率越少越好。同时，又能使编解码算法消耗的计算量更少。LDPC（低密度奇偶检验码）和POLAR码等编码技术的目的都是干这个的。因此，拿华为的POLAR编码与TD-SCDMA技术直接相比不完全合适，因为TD-SCDMA技术有很多部分属于射频调制解调技术，虽然都同属物理层，但比编码更深一层，并且难度大多了。

三、POLAR码来源是什么？

说POLAR编码是华为原创，这个说法不完全准确，准确地说是华为在这个领域作了一些工作，更重要的是他们主推这个技术。可能出乎很多人意外，POLAR码既不是中国人的原创，也不是人们想像的欧美和日本等所谓发达国家的原创，它是土耳其毕尔肯大学（Bilkent）Erdal Arikan教授2008年的原创。原始论文发表在IEEE上：“Channel polarization: a method for constructing capacity achieving codes for symmetric binary-input memoryless channels.”对搞理论科学的人来说，最想发表论文的地方是《科学》、《自然》等，而对搞电工和信息技术的人来说，最想发表文章的地方就是IEEE（全称是Institute of Electrical and Electronics Engineers，电气和电子工程师协会）。POLAR码在提出后很快成为通信界的一个热点，有很多改进方法提出。土尔其几乎没有任何自己的通信产业，所以，POLAR码的实际应用也只能指望欧美和中国了。

四、什么是eMBB？

ITU已经对5G定义了三大应用场景，一是增强型移动宽带（eMBB，Enhance Mobile Broadband）；二是海量物联网通信（mMTC，Massive Machine Type Communication）；三是低时延、高可靠通信（uRLLC，Ultra Reliable & Low Latency Communication）。eMBB简单来说是因为数字移动通信和数字处理技术的不断进步而自然导致的结果，它将基站射频信号处理中模拟部分尽可能缩短，在转变成数字信号后，将过去信号处理中广泛应用的快速傅立叶变换、高速加密解密等数字处理技术能加的都加上去，使在3G时代的TD-SCDMA技术中就已经开始使用的智能天线、软件无线电等真正达到了极致。

这三大应用场景可能会让普通人感觉缺点什么，因为过去听到2G、3G、4G、5G技术时，主要听到的都是带宽从多少增加到多少。以上三大应用场景中怎么找不到带宽是多少的信息呢？其实，随着过去数字移动宽带技术的发展，靠射频技术本身进步提升带宽已经很困难了，能提升个百分之几十甚至十几都很困难，相比之下，从GSM的2G转到CDMA时，带宽效率一下就提升了5倍多。因此，5G带宽的提升其实主要是靠增加频谱实现的——（这样啊，好像技术含量不够高噢！）所以，5G技术研发主要着力点是放在了应用场景的扩展上。mMTC会让5G的终端不再是手机，而会出现大量摄像头、烟雾传感器、微波炉、冰箱、无人机……等等全新的机器类5G终端。uRLLC会让无人驾驶汽车等采用5G来实现。