中興通訊首席科學(xué)家向際鷹：5G呼喚革命性創(chuàng )新

　　ICCSZ訊    中國三大運營(yíng)商當前都在加快4G基站覆蓋，大面積推廣4G應用。中國4G商用比發(fā)達國家晚幾年，對5G的熱情卻毫不遜色，日前召開(kāi)的“第一屆全球5G大會(huì )”選址中國，正是中國大力推動(dòng)5G研究開(kāi)發(fā)，影響力溢出的直接體現。

　　在第一屆全球5G大會(huì )上，中興通訊首席科學(xué)家向際鷹博士詳細闡述了由中興提出的新型多址和波形技術(shù)，包括MUSA(多用戶(hù)共享接入)、FB-OFDM(子載波濾波OFDM)、UAI(統一空口)、Massive?MIMO等技術(shù)。向際鷹指出，5G應用于萬(wàn)物移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代，網(wǎng)絡(luò )連接與4G有本質(zhì)區別。“僅憑4G的演進(jìn)無(wú)法實(shí)現，急需革命性技術(shù)創(chuàng )新。”　　

　　中興通訊首席科學(xué)家向際鷹

　　IoT需求創(chuàng )新

　　無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)一代一代向前演進(jìn)，甚至LTE的名字就是“長(cháng)期演進(jìn)”(Long Term Evolution)。隨著(zhù)人類(lèi)社會(huì )邁入萬(wàn)物移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代，數以百億計的連接將使現有的通信方式不堪重負。5G在2020年前后商用，與萬(wàn)物移動(dòng)互聯(lián)同步，因此向際鷹認為，4G的演進(jìn)非常重要，但全新的革命性技術(shù)對5G更加重要。

　　“ITU為5G設定了很高的目標要求，單憑演進(jìn)型技術(shù)效率極低，甚至無(wú)法實(shí)現。” 向際鷹指出，革命性技術(shù)必須一開(kāi)始就關(guān)注“實(shí)現復雜性”。如何平衡性能和實(shí)現復雜性，需要全方位的技術(shù)創(chuàng )新：既包括高頻，也包括低頻;既包括空口，也包括核心網(wǎng);既包括eMBB，也包括IoT。

　　以IoT為例，5G時(shí)代每平方公里將有100萬(wàn)連接，折算到基站，是目前的七百多倍。即使采用4G增強技術(shù)承載，也需要至少13載波。但是運營(yíng)商用于IoT的資源往往很少，這樣就需要壓縮載波數，一旦壓縮，系統將充斥著(zhù)“開(kāi)銷(xiāo)”消息。

　　“本質(zhì)上LTE 并不針對大連接優(yōu)化，即使只傳輸一個(gè)比特，也往往需要上百個(gè)比特的‘開(kāi)銷(xiāo)’消息，這些‘開(kāi)銷(xiāo)’消息用于完成上行同步和資源調度，這對于4G OFDMA而言必不可少。同時(shí)由于存在沖突回退，甚至雪崩效應，采用4G OFDMA增強技術(shù)去勉強滿(mǎn)足5G IoT要求，將十分低效。”向際鷹說(shuō)。

　　5G技術(shù)已面世

　　當前仍在5G的初期討論階段，業(yè)界并沒(méi)有統一的觀(guān)點(diǎn)，當然更沒(méi)有統一的標準。例如針對5G的空口，就有觀(guān)點(diǎn)認為5G的低頻只需要4G演進(jìn)型空口。向際鷹認為，低頻與高頻同樣需要新空口，在中興通訊UAI(unified-air-interface)定義中，無(wú)論低頻和高頻，都可以用一套新空口制式，只是參數不同而已。

　　因此可以說(shuō)，中興通訊當前研發(fā)的5G技術(shù)，已經(jīng)從系統層面考慮5G未來(lái)面臨的難題。例如針對“開(kāi)銷(xiāo)”消息，中興通訊提出了MUSA技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)免調度(total grant free)，徹底杜絕上行同步、調度及相關(guān)開(kāi)銷(xiāo)，效率提升上百倍。同時(shí)，為了規避“盲檢”接收機過(guò)于復雜的問(wèn)題，采用復用多元短碼，即使長(cháng)度只有4，也可獲得上千條低相關(guān)碼，從而大幅度簡(jiǎn)化接收機實(shí)現。

　　再例如，4G的業(yè)務(wù)類(lèi)型比較單一，采用相同的子載波寬度，單一的子載波寬度不能對所有業(yè)務(wù)優(yōu)化。而5G業(yè)務(wù)種類(lèi)是多樣化的，如果維持4G的OFDM不變，將引入嚴重的子載波間干擾，不同業(yè)務(wù)之間需要留保護帶，當窄帶業(yè)務(wù)較多時(shí)，保護帶將導致嚴重的資源浪費。

　　針對這個(gè)問(wèn)題，中興通訊提出了FB-OFDM技術(shù)，通過(guò)子載波級別的濾波，將保護帶控制到最小，甚至0保護帶。向際鷹表示，FB-OFDM帶外抑制能力相比同類(lèi)技術(shù)好20dB以上。此外，為解決多個(gè)子載波濾波的復雜性問(wèn)題，FB-OFDM將多個(gè)濾波器通過(guò)數學(xué)變換，轉換為時(shí)域上的加窗和Inter-symbol poly phase濾波器，可一次性完成多個(gè)子載波濾波。

　　技術(shù)與標準聯(lián)動(dòng)

　　盡管5G商用為時(shí)尚早，業(yè)界已經(jīng)在標準制定上未雨綢繆。向際鷹指出，4G演進(jìn)可以一定程度上脫離標準，依靠實(shí)現層面的創(chuàng )新支撐，而5G革命則更多地依托標準。當前包括中興通訊在內，各家企業(yè)都在獨立向3GPP提交5G標準提案，這些標準并不是相通的，可以說(shuō)是平行的。

　　在提出了多項5G標簽技術(shù)后，中興通訊向3GPP提交了Novel Numerology， Self contained Frame Structure，FB-OFDM waveform，LDPC coding，MUSA，NG Core Proposal等核心技術(shù)領(lǐng)域的數百篇提案。也就是說(shuō)中興通訊即使不依賴(lài)其他企業(yè)，已有能力構建一套完整的5G系統。

　　中國IMT-2020(5G)推進(jìn)組組長(cháng)、中國信息通信研究院院長(cháng)曹淑敏呼吁，業(yè)界盡量避免5G標準碎片化。向際鷹表示了極大認同。標準碎片化對產(chǎn)業(yè)鏈、對設備商都不是好消息，中興通訊希望能夠形成一個(gè)統一的標準。最終標準的制定，是各家企業(yè)技術(shù)貢獻、標準博弈的結果，企業(yè)提交標準的數量、價(jià)值、完整程度，決定了在標準制定中的分量。“企業(yè)提交5G標準提案，正是5G標準融合的一部分。”

　　據悉，在5G標準制定中，中興通訊是IMT-2020核心成員，牽頭負責超過(guò)30%課題的研究，并加入了40多個(gè)全球標準化組織、聯(lián)盟和論壇，是ITU、3GPP、IEEE、 NGMN、日本5GMF等國際標準組織/行業(yè)聯(lián)盟的成員，是5G標準制定的主要推動(dòng)者之一。

　　當然，5G技術(shù)革命與4G演進(jìn)并不矛盾。實(shí)際上中興通訊已經(jīng)將部分5G技術(shù)應用于現網(wǎng)。以Pre5G Massive MIMO為例，目前已經(jīng)在現網(wǎng)規模商用，將現有4G網(wǎng)絡(luò )頻譜利用率提升3-6倍;未來(lái)可通過(guò)標準增強的優(yōu)化，平滑演進(jìn)為5G New Radio Massive MIMO。同時(shí)，該技術(shù)支持現有終端，這意味著(zhù)現網(wǎng)可以先系統、后終端向5G平滑演進(jìn)。今年2月，這一技術(shù)獲得了全球移動(dòng)大獎“最佳移動(dòng)技術(shù)突破獎”和“CTO 選擇獎”，得到了業(yè)界的高度認可。