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5G无线通信系统与技术

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非常荣幸来做这个报告我稍微改了一下题目,讲讲演进和发展的方向。对5G大家已经讲得很清楚了,实际上分了三块,一个是EMDB一个是万物互联的网络。

对于(英文)都很清楚就不仔细讲了,现在产业界在做这件事,我们把它大概梳理了一下,从用户体验、连接力度、连接能力,这是5G的需求,它在一些典型的应用场景里面,比如说增强型的移动宽带、M2M等等,我们关键有些技术去实现它,这个东西我们实际上总结出来文章发表的通信报告,我不仔细讲了。关于国际化、标准化的进程,我们有两个点,大家可能比较关注一下一个是我们现代的4G怎么用5G的新技术,还有一个新的口VR,关于这点,我们有一个说明,所谓现在的5G在4G的网络上实现5G的指标这个在韩国的冬奥会上做了一些演示,给大家做了一定的演示成果看出来了。到2020年在日本的4G可能会有更大的演示。

VR可能会提前也会延迟,说到5G会有很多不同的说法,我们要简单的分享。我们中国的话,也在做这件事,工信部的通信发展师主导这件事,对5G进行从运营、系统到研究各个方面进行实验,向我们的第一阶段就是关键技术验证,第二阶段就是技术方案验证,第三个阶段就是系统验证。

现在像(英文)工业互联网的话,几乎还没有开始,我觉得也是我们大家的一些方向,因为它有很多避雷,跟通信不太一样,它有很多避雷的存在,我们需要对它的需求,去克服这些避雷,因为没有统一的技术能够满足所有的需求,这是我们现在面临的问题。这个方向的话,我觉得已经在十九大或者大家也看到,我稍微讲点政治,就是十九大对以前的创新地位的主体地位发生了一些变化,有一些重新的定位。过去我们认为企业是自主创新的主体,实际上变化应该是我们科技界主动接近产业界。过去企业是自主创新的主体,现在是深化科技改革建立主体,我觉得这两个可能稍微有些变化,像高校和科研单位,在这里面起到的作用还要有加强。我觉得大家在530,在今年的科技日的时候,会有一些更新的讲话的精神,大家可以注意一下。这关系到我们发展的方向,所以我觉得,要顺应这个产学研,深度融合的时代背景,探索建立新科研体系,加强应用基础研究,上天提出理论,入地审出(音)行业。所以我们在5G的行业,虽然有避雷但是也有机会。正是因为有避雷才有我们存在的价值,所以像新的“四化”(音)融合,新一代的智慧城市建设在这里面都有互联网很好的价值。

所以在4G以后,新业务逐渐浮现出来,我们看到用户体验需求不断提高。像AR、VR、MR等等,这个新的业务对传输速率的要求不断提高,当时的问题就是我们能够提供的资源支撑这个的没有那么多,比如说频率资源没有那么高。第二个是我们万物互联这是我们发展5G的驱动力,就是无线通信行业渗透到各个垂直行业里面去,改变人民的生活和影响,社会的各个角落,这个讲起来就有意思了。我们可能过去的通信,昨天我看李老师讲的也挺好,从初步的通信到高级的重新,逐步的过程,所以对带宽传输速度都有很高的要求。我们乡智慧家具、车联网都给我们提供无线的空间想象空间,促使我们做很多的事情。

我们在2020年,就是2020年的冬季奥运会,我们通信运用如何与奥运会结合起来,这是我们目前想的一个非常大的事,就是如何体现我们中国特色的科技冬奥,因为在科技界的话,在奥运会科技含义越来越充分,就是它把参与都用科技含义包含进去了。那我们这个北京的冬奥会,它是非常有特色的。首先它是两个城市,而且跨两个省,一个是跨省市,跨北京延庆然后到了从理,我觉得我们5G在冬奥会上应该是一个比较大的展览,但是这个事我们已经在科技部立项了,一个重大的项目在立项,这个由联通主动做这个事,我们也是积极参与着。如何把5G大规模商用表现在我们科技冬奥里面去,所以在这里面,我们在北京冬奥里,我们在去年的最后一天,在北京邮电大学召开了科技冬奥的研讨会,那么我们有很多的专家各出高见,有很多高见,主要的意思是如果把参赛、衣食住行都用我们5G的场景,来完全表现出来。比如说我们好的覆盖用卫星,那我们去观赛从两个城市,从延庆到从理,通过高铁,那么高铁里面我们一边做高铁还可以看到运动会的场景,甚至这个场景通过AR或者VR能够体现出来,还有我们各国的运动员如何能够更好的体验,所以这里面我们能做的事情很多,这是我们的一个简单的设想。

所以总的来说的话,我们如何用像大数据、AI、人工智能结合5G来支持科技冬奥,这是我们目前要做的一件非常大的事,就是我们希望能够搞通信的这块,因为联通是赞助商,我们希望能够在这块能够做得很好,所以我们也提了比较宏伟的设想,一个是参赛、观赛,还有一个是衣食住行,我们通过延庆,通过我们的一些设想用物联网的概念把我们的信息系统能够建立起来,这个我就不讲了。这是我们大概的一个设想,比如说我们有最底层的是多个异构的无线接入,然后通过高层的处理能够提供一个人工智能的信息环境,智慧、社会的动态感知以及到大数据的信息环境,提供对赛事最好的服务,总的来说的话,这个我就不讲了,这是我们的一个实践。

总的来说我们要通过落实总书记的讲话,我们从理就是从理,因为考察冬奥会,我们跟当地做了很多调查和了解,我觉得从理的环境是非常好的,北京还是雾霾很大的时候,从理的环境非常棒,我觉得绝对一级,所以从理不能开了奥运会把它变成乌烟瘴气,所以我们要保持从理的自然环境,科技如何能够对它服务做起来,这是我们的需求。

下面讲一下演进,演进就是说我们从基础理论上讲,我们如何满足我们前面那些需求的发展的话,我觉得还要从基础理论上有所突破,比如说基础理论从经典信息论我们最后到网络信息化,以后会大规模发展到网络信息化。演进的技术有互联网、光通信,将来到了融合信息网络,把互联网、光通信、无线通信整个合起来了,它不光是一个移动通信的概念,业务的推动我们是窄带通信到宽带通信,就是空间通信,海域的通信都能够连接起来。所以我们研究的背景就是,我们现在的1G到5G已经完成了,基本上解决了个人终端面向陆地覆盖的问题,无线正着海孔天一体化融合网络发展,第二个是大数据、互联网社会融合空间的要求,对我们无线有更高的要求,我们需要的是一个泛在的网络需求。

我们从这几个来说,一个是速度,一个是广度,就是我们服务的对象到人机物,5G已经扩展到人机物之间了,我们以后要深化,这个过程我们实际上要有一些信息处理的手段,比如说传输、处理到应用,它是一体化的,所以从这里我们如何探索无线传输的新维度实现跨越,然后立足全方位的融合无线网络。我认为6G的概念和B5G的概念将是一个立体的概念,到了5G我们加了两块,6G我们的想象空间会更大,在这里面我觉得基础理论的研究,在座可能高校老师我们需要广义的信息论,广义的信息论我们包括语法、语义和语用。我们过去都是用的语法,研究语法特征,指导了我们近60年的信息网络的建设,所以在6G或者5G移动通信的发展,有赖于基础研究的突破,所以语义信息向广义的信息论研究状况。所以这里我们要研究一些有用的技术,比如说我们怎么来测量它,对它进行定量的测度,因为我们语义不是能够01、01体现出来的,我们如何对它进行测度,第二个怎么进行压缩和构建,对它进行传输,这个传输它的含义肯定就高了,我们可能传输的是(英文)或者是它的意识,还有我们如何对它进行优化。

我们在这个传输技术上有两个点,一个是联合优化,我们在1G到5G的阶段,我有一个很不幸的消息就是(英文)被人干掉了,就是成为5G的技术,最后慢慢又被人干掉了,被美国的(英文)它们干掉了,从这块的话,我觉得(英文)为什么干掉我感到遗憾,并不是它们之间的政治,我觉得是技术上非常大的遗憾。我们(英文)是一个联合优化的概念,它把通信各个的传输链上的各个点能够优化起来,都能够联合优化,这块被美国人干掉了,这是网上面传的,不知道是不是真的。第二个是深度学习,赋予通信系统智慧。

那我刚才讲的极化码的传输是新型的编码,已经被接纳为5G的标准,它的应用场景很多,而且它把场景的各个因素考虑进去,都能够达到容量极限。所以这次行的话,我们在5G、6G可以深入研究一下。

深度学习的话,大家都在讨论智能什么的,我觉得可能跟我们传输到底有什么关系?我们还去想想如何用最大自然的、高的复杂度的关系,通过我们训练、机器学习的方法来做,这里面我们要用到基于深度需要的(英文)检测技术、以及抗干扰协调的技术,通过训练的方式去做能够绕开计算的复杂度,成为(英文)的问题。

特别在视觉的MIMO,如果我们MIMO很多的话,我们就是一个定型的传输,还有量子通信。还有海洋的通信,它纵身和长度通信的模式都是不一样的,在这里做了一些工作,我就不讲了。

我觉得一些重点就是如何把通信探测、导向以及定位技术都能够把它融合起来,过去都是独自发展的,我们各是各的,北斗是北斗,通信是通信,反正在北斗还做了点尝试,如何传短信,当然那是(英文)的模式。所以我觉得还有无人车,无人机等的快速发展,机器研究深度融合的智能体,这里面我提了一些挑战。

如何在前端实现它,这个我不讲了。下面比较有意思的就是我们要把微波无线通信面临的挑战和光通信如何融合起来?实现多功能的连接与协同,我觉得跟将来的发展方向,单纯无线是不能解决问题的,现在有人说了5G不赚钱了,反而光通信赚钱了,所以我们要发挥微光子技术。

像这里面物联网、人工智能,具体连接到网络方面我们要通过光的方式把它实现,所以在这里面,用光波的话,就是能够实现宽带和低损耗。我们在这里面要研究一体化的光子无线电技术。

最后一点讲讲OAM的技术,过去我们讲螺旋的光,已经有很多在光通信实现了,但是在无线当中它的复杂性,或者是大气川流的影响,它定位的精度是不够的,当然我在做工程院项目的时候,提出一个观点,就是在发射端做一些技术。大家知道通信技术是一个对等的,就是前端如果信息量大,后端就稍微简单一点,所以我们的一个团队目前做的就是,把这个跟光能够结合起来,来跟无线结合起来,在OAM找到它新的技术,尤其在微波的多普勒效应,可以进行高清晰的感知技术,感知的升级,我觉得雷达也是一个非常大的应用,因为我们很多时候跟定位是不能够短缺的。所以从网络来讲的话,我们现在做的很多(英文),我觉得将来我们是多网络、多层次的,我们开始往智能化方向发展,但是还有挑战,我觉得未来的网络具有全面的智能,网络结点有通用的自学习的特性,所以未来的网络会不会是一个AI的(英文),我们现在有(英文)的功能。

最后一点,我觉得将来我们的终端跟基站都是对等起来的,因为随着基站量的增大,我们手机基站功能叶非常大,在这里面我们的手机和基站功能完全一样。真正实现了我们50年代说的,大家为人人,人人为大家的理念,首先通信要实现起来,这里面有协同通信、协同计算、协同存储还有能量的,特别是能量的协同传输方面和服务质量的保障方面来做这些事情。能量是另外一个事情,我的物联网从清华引进了能源物联网、互联网的概念,但是它做了很多有益的东西,这个以后再说。

总的来说,我们将来的信息的通信网络肯定是一个泛在融合的超大容量,灵活智慧的光和无线,还有我们的信息处理网络的融合,我就不讲它了,谢谢大家。