中兴首席科学家向际鹰:历时4年 中兴率先搞定5G关键技术

智东西(公众号:zhidxcom)
文 | 晓寒

3月1日,智东西巴塞罗那现场报道。在MWC期间,中兴通讯首席科学向际鹰接受了智东西等媒体的专访。

中兴首席科学家向际鹰:历时4年 中兴率先搞定5G关键技术

(图中戴眼镜者即为向际鹰)

向际鹰表示,通信技术发展到现在,其在频谱效率的增长方面已经到了瓶颈,而空分复用技术则是实现5G通信的关键。2013年,中兴率先开始研究空分复用技术,并且逐渐将自己的先发优势发展成了全面优势。

5G的关键技术:空分复用

空分复用,即SDMA(Space Division Multiple Access)技术,即通过自适应天线阵列将空间分割,在不同的方向上形成不同的波束,每个波束可提供一个无其他用户干扰的唯一信道,进而让同一频段在不同的空间内得以重复利用。

由于理论上的描述略为晦涩,向际鹰以高速公路为例进行了说路。

他表示,通信技术的升级换代本质上就是类似于要提升高速公路(即通信管道)的流量——即单位时间内通过更多的车辆(数据),想要做到这一点有三种办法:

一是对高速公路进行扩建,例如将两车道的高速扩建成八车道,但是需要进行征地与重新建设。或是将原来两车道的高速公路修建成上下两层的立体车道,但需要大量架桥。将这个例子对应到通信领域,扩建的办法无异就相当于重新部署新设备、铺设新网络,成本极高。

二是修改汽车,让汽车变小,或是将汽车的最高时速提高,从而让单位时间内能够通过更多的汽车。对应到通信领域,该办法就像是修改手机终端,让手机能够接受更多的数据,但是并不可行。因为与汽车一样,现有手机终端的基本架构已经成型,很难去大改。

与此同时,一步手机卖出去需要使用多年,且5G标准与配套的手机芯片都还没有面世,这种办法也不可行。

在这种尴尬的背景下,中兴率先推出了空分复用技术——也就是在不扩建高速公路(通信网络),也不修改汽车(移动终端)的情况下提升流量。

“这就像是在高速公路上看到其他的车,他在跑我也在跑,并且我们还在同一条车道上,但是对方就像空气一样,互不影响。”向际鹰说道。

中兴的5G技术:从率先起步到解决业界难题

据了解,空分复用技术是目前业内普遍看好的一种关键技术。并且和内燃机等技术一样,空分复用  也是一个通用的技术,其基本原理与实现方法都是公开的,其他家也可以使用。但是中兴是最早从事空分复用技术研发,并成功将该技术应用到TDD以及FDD网络中的公司。

“那时候的选择就跟下注一样。”回忆起当时选择攻破空分复用技术的过程,向际鹰表现的略微有些庆幸,“资源有限,我们只能聚焦,不能全面出击。一旦选择这个方向,就认准这个方向干下去。”

于是,一位公司级总裁带队、一支200多人的团队、一年半的封闭保密研发就成了中兴空分复用技术研发过程中最主要的关键词。

2015年2月底,中兴在MWC2016上展出了空分复用技术的重要成果——Pre5G TDD Massive MIMO 的方案,一举拿下当年MWC两项大奖:最佳移动技术突破奖和CTO 选择奖。

但是中兴并没有停下前进的步伐。

由于全球有80%的4G网络都是FDD制式,想要推进Massive MIMO方案的部署,加快通信行业由4G向5G的过渡,还需要解决其与FDD网络适配的问题。

“但是相当困难。”向际鹰说道,“FDD的上下行是不同的频点,如果采用多天线(MIMO)技术,需要手机配合,但是标准里对手机的设计是有规定的,随意增加天线只会徒增复杂性,这是一个世界性的难题。”

基于在TDD Massive MIMO上的积累,依托自研基带处理芯片的处理能力,通过软件算法与硬件能力的提升,中兴于2016年的最后一天又正式推出了全球首款基于FDD制式的Pre5G FDD Massive MIMO方案,并在本届MWC上进行了原型机的实际演示,单站峰值速率达到了2.6Gbps,创下了业界记录。

中兴首席科学家向际鹰:历时4年 中兴率先搞定5G关键技术

(配图为中兴演示FDD Massive MIMO技术,屏幕右侧圆形内为实时速率)

而甚至还有一家外国运营商的技术人员在看到中兴的实际演示时觉得非常不可思议,说中兴是在造假。

结语:推动由4G向5G的平滑过渡

按照国际通信组织与政府机构的规划,5G通信技术将在2020年左右正式实现商用。而现实中一个尴尬的问题则在于许多地区的4G网络还正在铺设之中,到了2020年,很多地区可能刚刚将4G网络铺设完毕。

这就为通讯设备商们提出了新的挑战。

在这种局面下,中兴先是选择了对空分复用技术进行突破,推出了基于TDD制式的Pre5G Massive MIMO方案,随后又解决了世界性的技术难题——推出针对FDD的 Massive MIMO方案。

有了中兴的这套解决方案,运营商在进行网络部署时,既可提前将Massive MIMO空分技术引入现有的4G网络,成倍提升网络速率,又可以在5G时代到来后直接过渡到5G标准,降低部署成本。

中兴首席科学家向际鹰:历时4年 中兴率先搞定5G关键技术