中興通訊首席科學家向際鷹：5G呼喚革命性創(chuàng)新

　　ICCSZ訊    中國三大運營商當前都在加快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，日前召開的“第一屆全球5G大會”選址中國，正是中國大力推動5G研究開發(fā)，影響力溢出的直接體現(xiàn)。

　　在第一屆全球5G大會上，中興通訊首席科學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，包括MUSA(多用戶共享接入)、FB-OFDM(子載波濾波OFDM)、UAI(統(tǒng)一空口)、Massive?MIMO等技術。向際鷹指出，5G應用于萬物移動互聯(lián)時代，網(wǎng)絡連接與4G有本質區(qū)別。“僅憑4G的演進無法實現(xiàn)，急需革命性技術創(chuàng)新。”　　

　　中興通訊首席科學家向際鷹

　　IoT需求創(chuàng)新

　　無線通信技術一代一代向前演進，甚至LTE的名字就是“長期演進”(Long Term Evolution)。隨著人類社會邁入萬物移動互聯(lián)時代，數(shù)以百億計的連接將使現(xiàn)有的通信方式不堪重負。5G在2020年前后商用，與萬物移動互聯(lián)同步，因此向際鷹認為，4G的演進非常重要，但全新的革命性技術對5G更加重要。

　　“ITU為5G設定了很高的目標要求，單憑演進型技術效率極低，甚至無法實現(xiàn)。” 向際鷹指出，革命性技術必須一開始就關注“實現(xiàn)復雜性”。如何平衡性能和實現(xiàn)復雜性，需要全方位的技術創(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時代每平方公里將有100萬連接，折算到基站，是目前的七百多倍。即使采用4G增強技術承載，也需要至少13載波。但是運營商用于IoT的資源往往很少，這樣就需要壓縮載波數(shù)，一旦壓縮，系統(tǒng)將充斥著“開銷”消息。

　　“本質上LTE 并不針對大連接優(yōu)化，即使只傳輸一個比特，也往往需要上百個比特的‘開銷’消息，這些‘開銷’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。同時由于存在沖突回退，甚至雪崩效應，采用4G OFDMA增強技術去勉強滿足5G IoT要求，將十分低效。”向際鷹說。

　　5G技術已面世

　　當前仍在5G的初期討論階段，業(yè)界并沒有統(tǒng)一的觀點，當然更沒有統(tǒng)一的標準。例如針對5G的空口，就有觀點認為5G的低頻只需要4G演進型空口。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，無論低頻和高頻，都可以用一套新空口制式，只是參數(shù)不同而已。

　　因此可以說，中興通訊當前研發(fā)的5G技術，已經從系統(tǒng)層面考慮5G未來面臨的難題。例如針對“開銷”消息，中興通訊提出了MUSA技術，該技術通過免調度(total grant free)，徹底杜絕上行同步、調度及相關開銷，效率提升上百倍。同時，為了規(guī)避“盲檢”接收機過于復雜的問題，采用復用多元短碼，即使長度只有4，也可獲得上千條低相關碼，從而大幅度簡化接收機實現(xiàn)。

　　再例如，4G的業(yè)務類型比較單一，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)務優(yōu)化。而5G業(yè)務種類是多樣化的，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)務之間需要留保護帶，當窄帶業(yè)務較多時，保護帶將導致嚴重的資源浪費。

　　針對這個問題，中興通訊提出了FB-OFDM技術，通過子載波級別的濾波，將保護帶控制到最小，甚至0保護帶。向際鷹表示，F(xiàn)B-OFDM帶外抑制能力相比同類技術好20dB以上。此外，為解決多個子載波濾波的復雜性問題，F(xiàn)B-OFDM將多個濾波器通過數(shù)學變換，轉換為時域上的加窗和Inter-symbol poly phase濾波器，可一次性完成多個子載波濾波。

　　技術與標準聯(lián)動

　　盡管5G商用為時尚早，業(yè)界已經在標準制定上未雨綢繆。向際鷹指出，4G演進可以一定程度上脫離標準，依靠實現(xiàn)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，可以說是平行的。

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

　　中國IMT-2020(5G)推進組組長、中國信息通信研究院院長曹淑敏呼吁，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統(tǒng)一的標準。最終標準的制定，是各家企業(yè)技術貢獻、標準博弈的結果，企業(yè)提交標準的數(shù)量、價值、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(jù)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30%課題的研究，并加入了40多個全球標準化組織、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者之一。

　　當然，5G技術革命與4G演進并不矛盾。實際上中興通訊已經將部分5G技術應用于現(xiàn)網(wǎng)。以Pre5G Massive MIMO為例，目前已經在現(xiàn)網(wǎng)規(guī)模商用，將現(xiàn)有4G網(wǎng)絡頻譜利用率提升3-6倍;未來可通過標準增強的優(yōu)化，平滑演進為5G New Radio Massive MIMO。同時，該技術支持現(xiàn)有終端，這意味著現(xiàn)網(wǎng)可以先系統(tǒng)、后終端向5G平滑演進。今年2月，這一技術獲得了全球移動大獎“最佳移動技術突破獎”和“CTO 選擇獎”，得到了業(yè)界的高度認可。