讓小基站吞下5G大容量

馬愛平

“外企待遇好，可如果計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè)生都去當(dāng)‘碼農(nóng)，那我們國家通信領(lǐng)域的科技創(chuàng)新誰來做？”每當(dāng)被問及職業(yè)選擇，北京郵電大學(xué)（下簡稱“北郵”）信息與通信工程學(xué)院執(zhí)行院長、教授彭木根總是這樣回答。

從2000年進(jìn)入移動通信領(lǐng)域以來，彭木根致力于人口密集區(qū)域的移動通信系統(tǒng)精巧基站和智能無線組網(wǎng)研究，助推“3G突破、4G并跑、5G領(lǐng)跑”，為我國自主研發(fā)的密集無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為國際主流、改變世界通信格局作出了貢獻(xiàn)。2021年，彭木根被授予北京“最美科技工作者”榮譽(yù)稱號。

報考北郵，踏上通信科研之路

1996年，彭木根考入南京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系，作為較早接觸計(jì)算機(jī)的一批年輕學(xué)子，他先后學(xué)習(xí)過DOS操作系統(tǒng)、UNIX操作系統(tǒng)和Windows操作系統(tǒng)，見證了個人計(jì)算機(jī)和第一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

“碼農(nóng)”是那時多數(shù)計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的職業(yè)目標(biāo)，但彭木根的“野心”并不止于此?！熬退惆丫幊陶Z言掌握得再熟練，也是被動地應(yīng)用已有成果，無法進(jìn)行理論和技術(shù)創(chuàng)新?！彼f。

此時，一篇新聞報道引起了彭木根的注意：我國提出自己的3G標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA。彭木根非常興奮，意識到這或許是未來的發(fā)展方向。本科畢業(yè)后，他決定跨專業(yè)考研，報考北郵移動通信專業(yè)。

潛心鉆研，“產(chǎn)業(yè)寶典”一鳴驚人

2000年，彭木根入學(xué)北郵。此時，由于我國3G標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA的核心基礎(chǔ)理論尚未成熟，相關(guān)理論研究欠缺，嚴(yán)重制約產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

為破解制約我國3G發(fā)展的理論瓶頸，彭木根在理論和技術(shù)“一窮二白”的情況下，自2001年起涉入我國3G“深水區(qū)”，在國內(nèi)率先開展TD-SCDMA組網(wǎng)理論和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

一個應(yīng)用TD-SCDMA技術(shù)的小區(qū)能接入多少用戶？多個基站同時共存，多個小區(qū)之間的干擾有多大？能否實(shí)現(xiàn)大規(guī)模無縫組網(wǎng)？這都是彭木根要著手解決的問題。

彭木根通過引入多用戶檢測和波束賦形增益因子，構(gòu)建了單小區(qū)和多小區(qū)的容量分析模型，推導(dǎo)得出了有別于其他3G技術(shù)的單小區(qū)和多小區(qū)容量表達(dá)式，提出了TD-SCDMA特有的多載波組網(wǎng)理論和擾碼規(guī)劃方法，揭示了我國3G的容量成因關(guān)系。

2005年，考慮到國內(nèi)外都缺乏對TD-SCDMA闡述清晰且全面系統(tǒng)的專著，彭木根將相關(guān)研究成果結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求，撰寫并出版了著作《TDSCDMA移動通信系統(tǒng)》，系統(tǒng)介紹了我國3G的原理、理論基礎(chǔ)、關(guān)鍵技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議、測試結(jié)果等內(nèi)容。

此書一經(jīng)出版，就得到業(yè)內(nèi)人士的高度評價，現(xiàn)在還被稱為“我國3G產(chǎn)業(yè)寶典”。

補(bǔ)齊短板，出國訪學(xué)成果不斷

博士畢業(yè)后，彭木根留校，入職北郵電信工程學(xué)院。32歲評上博導(dǎo)、34歲評上教授，由于在我國3G領(lǐng)域作出了突出貢獻(xiàn)，彭木根的“進(jìn)階”之路走得順風(fēng)順?biāo)?。然而，彭木根不滿足于此。

2012年，他主導(dǎo)的科研項(xiàng)目申請首屆國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金資助?！爱?dāng)時，參加答辯會的老師大都有海外留學(xué)經(jīng)歷，不少研究成果發(fā)表在國際一流期刊上，而這方面是我的短板?！迸砟靖f，雖然最后幸運(yùn)入選，但通過這次答辯，他深刻地意識到自己和其他入選者在這方面存在的差距。

2013年，為了使自己的研究和國際前沿接軌，彭木根決定暫別安穩(wěn)的國內(nèi)科研教學(xué)工作，出國訪問學(xué)習(xí)。

在此期間，彭木根以每兩個月提交一篇高水準(zhǔn)期刊論文的速度進(jìn)行科研攻關(guān)。由于對產(chǎn)業(yè)十分熟悉，他在這時發(fā)表的論文恰好符合5G和后5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，一經(jīng)發(fā)表就成為學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)，大都成為ESI（基本科學(xué)指標(biāo)數(shù)據(jù)庫）高被引論文。這段時間的科研成果奠定了他在國際學(xué)術(shù)界的地位。

發(fā)現(xiàn)痛點(diǎn)，轉(zhuǎn)化成果走出國門

彭木根發(fā)現(xiàn)，核心區(qū)域人口密集、基站資源有限，難以保證通信質(zhì)量。如何解決熱點(diǎn)區(qū)域的無線通信問題，讓城市核心商圈、體育場館等區(qū)域的無線高容量上網(wǎng)不再是奢望，成為他努力的方向。

發(fā)現(xiàn)問題后，彭木根馬上投入到熱點(diǎn)區(qū)域無線組網(wǎng)研究中。針對熱點(diǎn)區(qū)域無線網(wǎng)絡(luò)容量低、空時動態(tài)適配性差等挑戰(zhàn)，彭木根提出了一整套分層異構(gòu)協(xié)同和網(wǎng)絡(luò)自組織關(guān)鍵技術(shù)解決方案，構(gòu)建了功能自適應(yīng)分解的一體化協(xié)同自組織體系結(jié)構(gòu)，解決了4G/5G靈巧小基站的干擾控制和移動性管理等技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的自配置、自優(yōu)化、自治愈，相關(guān)成果獲得中國通信學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎一等獎等榮譽(yù)。

同時，彭木根還積極進(jìn)行科研成果轉(zhuǎn)化落地，將核心知識產(chǎn)權(quán)進(jìn)行轉(zhuǎn)讓，基于專利轉(zhuǎn)讓和科研項(xiàng)目合作攻關(guān)，聯(lián)合京信通信公司等企業(yè)研發(fā)了靈巧小基站和無線網(wǎng)絡(luò)自組織系列產(chǎn)品。靈巧小基站能被安裝在體育場館等熱點(diǎn)區(qū)域，可以節(jié)省安裝空間，且能夠?qū)崿F(xiàn)綠色部署和即裝即用。靈巧小基站與無線網(wǎng)絡(luò)自組織系列產(chǎn)品在國內(nèi)外得到了大規(guī)模應(yīng)用，巴西世界杯、索契冬奧會等體育賽事也用上了該產(chǎn)品。

“不是我改變了行業(yè)，而是我有幸趕上了行業(yè)變革?！睂ψ约核鶑氖碌墓ぷ鳎砟靖偸切膽褵釔?，一直感激長久以來的各種幸運(yùn)。