各位好！非常高兴在这里报告一下5G及其关键技术，5G和关键技术是一个非常大的概念，我这里只是讲其中一部分的关键技术。

我要报告的内容主要是从三个方面，第一个是5G的一个概述，第二个是讲其中一部分关键技术，然后是一个展望。

在我们大家都很清楚，这张图大家都看到很多，5G有三大特点，第一个就是高吞吐率，可以实现10G以上的传输速率；另外一个，有低时延，可以实现小于毫秒的一个传输时延；然后就是海量的连接。这三个特点是有别于4G的，基于这三个特点它有很多应用，包括无人驾驶，还有虚拟现实、高清、智慧城市等等有很多很多应用。

刚刚这张图是5G的一个传输链路，5G的网络跟4G有比较大的差别，5G的网络是可以切片的，也就是说针对不同的行业用户可以虚拟成各种不同服务质量的虚拟网络，为不同的行业提供高清化的服务，这个是4G网络不具备的。比如说要做低时延或者高可靠或者高通路的，5G都可以做不同的网络切片，为不同的行业提供服务。

5G的主网有两种，一个是独立组网，还有一个是非独立组网。就是5G的核心网络和4G网络是完全独立的，有两种模式。现在在推进5G过程当中用非独立的方式更多一点，随着后期5G陆陆续续的部署，可能会走向独立组网的过程。

这个是5G的一个典型的应用，比如说物联网、大规模的机器连接，增强现实、虚拟现实，高吞吐为我们提供了支撑。下面一个就是高密度组网，海量的连接。比如说在足球场成千上万的人在看足球，以前是推不进去，5G是可以解决这个问题的。

实现5G目标的途径，第一个是高吞吐率，是大规模天线，4G基站是布置8根天线，5G在4G的基础上要提高一个量级，它的基站就采用的是大规模阵列天线，这个我们就称为叫Massive MIMO。

另外，增加天线数是提高传输速率非常非常重要的一个手段。另外是毫米波，毫米波的频段是可以能够获得很高带宽的一个频段，但是毫米波的传输特性跟几个G的传输特性是不一样的。增加频段和增加天线是增加传输速率非常重要的一个手段。

另外是低时延，5G要实现小于1毫秒的传输是怎么做的呢？其实也是比较简单的，这边是一个4G的图，每个指针是1毫秒，用4G的低时延小于1毫秒是不可能的，一个来回至少是2个毫秒。所以4G里面要实现小于1毫秒的，主要是改帧结构，所以5G里面有一个非常短的时延，再优化我们的传输方法，就可以实现低时延。

另外是海量接入，一般我们在接入过程中由于用户很多，所以接入过程中会产生冲突，比如4G或者WIFI接入的时候产生冲突，会把数据包丢掉。5G要实现海量连接，主要是通过这几个方面，首先就是增加资源，并行接入的信道肯定是要增加的。另外，我们还充分挖掘这个潜力。比如说原来碰撞过程中数据丢失的，实际上这个数据被冲突，但只是部分冲突，不是完全冲突，里面还有很多有用的信息可以充分挖掘的。

还有一个，我们可以挖掘它的稀疏性，比如下面这个图，虽然有很多很多用户，但实际上真正活跃的用户比较少，这里面明显就有一种稀疏性，我们可以充分挖掘这种稀疏性，也可以提高5G海量接入的效率。

下面给大家报告一下5G的关键技术，关键技术很多，首先是点对点高速的传输，很多点对点的链路组成一个网络，多用户响应的情况下的干扰问题。还有一个是跟WIFI融合的问题，后面还有很多很多技术，就不多讲了，我重点介绍一下前面的三种。

第一个，就是Massive MIMO，这个是大规模天线，这个是由贝尔实验室的Marzetta教授提出来的，就是在天线这一侧布局大规模的阵列天线，实现高速数据传输。

基站这一侧，如果布设了大规模阵列天线，比如一个面板上布设几十根、几百根甚至上千根阵列天线，这个空间自由度很多，我们根据信息论，我们就知道增加天线数是可以成倍增加系统容量的。另外，按照大数据来看，如果面板上的天线数足够多，信道具有正交性，对于我们无线通信传输是带来很多好处的。

基于这两点，Massive MIMO在5G当中提高传输的效率是非常非常领先的。

但是当时Marzetta教授也提出来，有这么高的传输效率，但是也存在一些问题的。第一个是导频污染，为什么有导频污染呢？点对点的链路应该说还比较好说，就涉及到多用户多小区的场景，由于信道的相关时间比较短，我们不可能为每个小区都去做正交的导频设计，这样开销就非常非常大。一个比较好的办法，就是在不同小区之间，不同小区我们可以把导频进行复用。但是一复用就带来一个问题，就是导频之间就会产生通信干扰，通信干扰就容易出现干扰受限，这个是我们做通信的人都比较清楚。所以当时他提出来Massive MIMO的时候就提出来在多用户多小区的情况下有一个瓶颈。

当时他是把干扰当噪声处理，是这样的一个情况。我们认为这种方法直接把干扰当噪声处理是有问题的，因为干扰和噪声是不同的，噪声是没有结构的，而干扰从信号空间来看，从信号这个角度来看是有结构的一个特征。噪声，如果我们在信号空间里面它是一个球对称的，而噪声干扰明显有方向性的。

我们提出来基于这个结构特征，充分利用干扰信号的结构特征进行去导频污染。干扰有方向维度和幅度，有方向和幅度两个特征，我们就提出来从方向和幅度这两个角度来进行去导频污染。

具体来说，第一个，利用信道的空间相关性，本小区的干扰信号和邻小区的干扰信号有差别。另外，大规模阵列天线是有传播方向的，所以我们是基于方向和幅度这两个方向来做去导频污染。

这个结论，这个是我们率先提出来导频污染得到极大缓解，甚至趋近于零，频谱效率得到极大提升。

第二个，我们又从幅度维去导频污染。也就是说利用本小区和邻小区之间信号强度的差异来进行区分，区分有用的信号和干扰信号。我们通过随机矩阵理论和自由概率理论，这里得到一个性能图，我们发现有天线饱和效应，一方面我们想增加天线数，增加天线数应该说是可以提高容量的一个非常有效的手段。但是当你的天线数增加到一定容量的时候，它的性能不再随着增加而增加，这就叫天线饱和效应。

这个天线饱和效应在设备生产商，包括在欧盟做5G测试，华为做5G测试，其实他们已经发现有天线饱和这个现象。包括未来我们做6G，到底天线应该放多少是好的？如果说我们的信号一直随着天线数增加而增加，那就是好事情了，未来我们做6G多放点儿天线就OK了，实际上不是这么回事。

这个是导频污染，通过导频污染，我们解决了这个问题，一个是幅度，一个是方向。后面我们把幅度和方向结合起来，我们既考虑幅度，也考虑方向，基本上把这个信号全部作用。

另外，跟5G竞争还有WIFI，WIFI有2G、3G、4G、5G，我们实际上在做5G的同时，我们也在做下一代WIFI，WIFI取的名字叫10GWIFI，WIFI跟蜂窝竞争了十几年，都想打倒对方，实际上现在大家都在学各自的优缺点，包括华为内部也有WIFI的团队，也有蜂窝的团队，都在跟我们一起合作。这里面我们提出来把WIFI网络和蜂窝网络融合的一个思想，这个融合的思想有很多，因为我们所看到的很多很多基本的方案都会要去改设备，但是改设备的这种方法，运营商和用户都是不太愿意的。我们就提出来一个，不改设备，在不修改硬件的条件下，我们怎么实现WIFI和5G、4G的一个深度融合，这里面提出来一个虚拟化的技术。

因为4G、5G是代表未来的一个方向，所以我们这里面提出来把WIFI的系统，通过软件的方法虚拟成4G或者5G的基站，只需要安装软件，通过软件，因为我们对4G、5G、WIFI的结构比较熟悉，我们相当于用5G、4G的结构来装WIFI的数据，这样就实现了一个虚拟化的统一。

这个是在国家重大专项上做的一个工作。

另外一个，我们最近也跟中国移动、爱立信在我们学院建了一个5G的联合实验室，我们准备建一个覆盖校园网的一个5G智慧校园。这个主要是做5G的一些应用，包括做智慧校园、无人驾驶，还有做增强现实，还有包括云计算，还有大规模的接入，在这里面做一些应用。

我讲的关键技术大概就是这些，后面有一个展望，就是说5G虽然我们取得了非常大的进展，但是5G还有痛点，不是说5G就是终点。5G的一个比较大的痛点，不管是来自北欧的设备商，还是来自中国的设备商业，都发现了5G在移动的情况下性能是下幅度下降的，在移动的情况下它的性能会急剧恶化。怎么解决这个问题？实际上5G在移动情况下恶化在于什么？我们分析一下，在于它的信道获取，由于在移动情况下精确的信道信息很难获取，就使得信号之间产生干扰，这样就会非常影响它的传输效率。这个怎么解决？这个是需要要引入一些新的技术来解决它。

进一步提高传输速率，比如说5G，我们刚刚说了要增加天线数，大家想想天线数增加得越多越好，到底增加到多少好呢？这个极限是什么呢，现在还不知道。未来我们运营商给一个面板，面板给到他，频道也给你了，你说这个天线是不是无限制增加就好？答案肯定是否定的，因为天线增加，天线之间会产生耦合，耦合会导致这个性能的下降，中间肯定是有一个最高峰，这里是要值得研究的。

还有包括更高密度的海量接入，还有更高的可靠性、更低的传输时延。

AI和通信怎么实现？从我们做通信来说，通信跟AI的本质是一样的，其实我们通信，我们人和人之间讲话就是通信，我们讲话讲得非常好，我们这个还不是AI，是真正的智能，通信非常好。我们未来的这个通信是不是可以跟我们人和人之间讲话，像这样的一种方式非常非常智能，这个也是值得我们去研究的。

这是6G的传输，大概在2012年的时候，当时在北欧开会讨论5G的时候，我当时说5G的蜂窝可能不在，因为有蜂窝的话就相当于小区，小区之间要做切换，切换是可以影响我们效率的。未来的这个网络应该不是一种蜂窝状的，应该是任意一种形状，未来这个网络的小区肯定是跟着我们的业务走，我们的业务怎么分布到，业务驱动我们的组网。

另外，网络的网络游可能是一个超大规模的一个神经网络，它可以去感知我们所有的环境，感知我们每一个人所有的喜好，为我们每一个人提供非常个性化的服务。

我的报告大概就是这么多，谢谢各位！