中信证券:技术标准当论技术,联想风波理性联想

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2018-07-23 12:47:28

一、背景资料

5G(5th Generation,第五代移动通信技术)

相比于2G电话短信3G低速上网、4G高速上网,5G定义了eMBB(增强移动宽带:4G提升)、URLLC(低时延高可靠:无人驾驶,工业自动化等)、mMTC(海量连接:物联网等)三大应用场景。本次事件涉及eMBB场景。

图1:5G应用场景

资料来源:Qorvo,中信证券研究部

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

成立于1998年12月的标准化机构,最初为3G制定标准,随后延伸至4G和5G研究。其合作伙伴(Partners)保障其话语权,包括组织伙伴OPs(Organizational Partners,欧美亚7个通信标准化机构)和市场代表伙伴MRPs(Market Representation Partner);个体会员(Individual Members)具备投票权,共573家,一般隶属于组织伙伴。

图2:3GPP组织伙伴OPs与市场代表伙伴MRPs

对3GPP而言,某一技术形成标准,需反复论证和严格审查,先经过研究阶段SI(Study Item)输出研究报告TR(Technical Report)验证可行性,再通过工作阶段WI(Work Item)形成技术规范TS(Technical Specification)。工作阶段,相关会员由于立场不同往往相互争论,此时3GPP将深入研究问题,形成相对合理的方案,最后以示意投票机制来收场。本质上,标准确定方式是协商制而非民主投票制,因为科学技术往往客观单一越辩越明,政治博弈却相对主观难有定论。本次事件涉及R15标准,URLLC和mMTC将之后讨论。

图3:3GPP系统架构和空口标准

信道(Channel)

将信号由信源传输至信宿的媒介,无线信道即频段。5G NR标准包含FR1(Sub-6GHz,450MHz-6000MHz,n1-n255)和FR2(mmWave,MHz-MHz,n257-n511)两个频谱范围,未来将从中取部分作为控制信道(传输指令和同步参数,信息量小,长码无意义)和数据信道(传输数据,根据数据量选择长短码)。

表1:5G信道方案

信道编码 (Channel Coding)

由于移动通信存在干扰和衰落,故数字信号必须采用纠、检错技术(信道编码),以增强数据在信道中传输时抗干扰的能力。一般由学者原创出理论,通信厂商使之落地运用,理论到应用的过程十分复杂,许多技术需要全球通力合作。目前包含分组码、卷积码、级联码等。本次联想投票事件涉及其中Turbo码、LDPC码和Polar码。

图4:数字通信系统功能框图

资料来源:数字通信系统模型,中信证券研究部整理

Turbo(Turbo Code,涡轮码)

应用于3G和4G,由法国教授Claude Berrou等人1993年提出的一种级联码,性能接近香农极限,编译码复杂度低,如果采用将向后兼容,与3/4G协同增效。但由于其串行内部结构,迭代次数多,译码时延大,受限于5G高速率(eMBB)和低时延(URLLC)场景,基本专利在2013年8月29日已到期,产业链成熟。

LDPC(Low Density Parity Check Code,低密度奇偶校验码)

4G有力竞争者,由MIT的Robert Gallager博士1963年提出,并行内部结构,几乎适用所有信道,性能逼近香农极限,描述简单易于理论研究,译码简单适合硬件实现,1996年引起关注,目前已广泛应用于深空通信、光纤通信、卫星数字视频和音频广播等领域,包括CMMB(广电的广播电视网络标准)、WiFi标准、嫦娥二号等航天通信标准。专利方面,三星高通排名靠前,华为也很靠前,由于提出时间早,目前核心专利多已过期,产业链也相对成熟。

资料来源:3GPP,中信证券研究部整理

资料来源:3GPP,中信证券研究部整理

资料来源:3GPP,中信证券研究部整理

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