5G算法創(chuàng )新大賽---促技術(shù)創(chuàng )新、育創(chuàng )新人才

　　自2015年5月啟動(dòng)第一屆5G算法創(chuàng )新大賽，到9月大賽完成初賽階段進(jìn)入到復賽。呈現出參賽團隊遠超預期，涌現了大量高水平參賽作品。這次大賽是5G技術(shù)處于初期研發(fā)階段，發(fā)揮高校創(chuàng )新源頭作用，聚焦在一些5G共識技術(shù)，力爭突破5G技術(shù)算法。為此就全球5G的發(fā)展及創(chuàng )新鏈打造等問(wèn)題的發(fā)表一些看法。

　　1、全球5G研發(fā)進(jìn)展

　　國際電信聯(lián)盟(ITU)在2015年6月已完成5G愿景、未來(lái)技術(shù)趨勢、頻譜需求等研究。產(chǎn)業(yè)界對5G需求高度共識，認為5G將提升移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)體驗，并重點(diǎn)解決千億級機器無(wú)線(xiàn)通信的物聯(lián)網(wǎng)需求，極大地促進(jìn)車(chē)聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等融合領(lǐng)域的發(fā)展，為業(yè)務(wù)應用創(chuàng )新提供平臺。

　　明確IMT-2020愿景及應用場(chǎng)景。在業(yè)務(wù)方面，5G將在大幅提升“以人為中心”的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)體驗的同時(shí)，全面支持“以物為中心”的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，實(shí)現人與人、人與物和物與物的智能互聯(lián)。在應用場(chǎng)景方面，5G將支持增強移動(dòng)寬帶、海量機器類(lèi)通信和超高可靠低時(shí)延通信三大類(lèi)應用場(chǎng)景，在5G系統設計時(shí)需要充分考慮不同場(chǎng)景和業(yè)務(wù)的差異化需求。

　　提出IMT-2020系統的8大關(guān)鍵能力指標。5G用戶(hù)體驗速率可達100Mbps至1Gbps，能夠支持移動(dòng)虛擬現實(shí)等極致業(yè)務(wù)體驗;5G峰值速率可達10至20Gbps，流量密度可達10Mbps/平方米，能夠支持未來(lái)千倍以上移動(dòng)業(yè)務(wù)流量增長(cháng);5G連接數密度可達100萬(wàn)個(gè)/平方公里，能夠有效支持海量的物聯(lián)網(wǎng)設備;5G傳輸時(shí)延可達毫秒量級，可滿(mǎn)足車(chē)聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)控制的嚴苛要求;5G能夠支持500公里/小時(shí)的移動(dòng)速度，能夠在高鐵環(huán)境下實(shí)現良好的用戶(hù)體驗。此外，為了保證對頻譜和能源的有效利用，5G的頻譜效率將比4G提高3～5倍，能效將比4G提升100倍。

　　3GPP 5G標準研究即將啟動(dòng)。國際移動(dòng)通信標準化組織3GPP(第三代合作伙伴)2015年9月召開(kāi)了5G研討會(huì )，計劃2016年啟動(dòng)5G標準研究，2018年下半年完成第一階段的5G標準(滿(mǎn)足市場(chǎng)急需的需求)，2019年內完成完整的5G標準(第二階段)。5G無(wú)線(xiàn)技術(shù)中包括無(wú)線(xiàn)新空口，以滿(mǎn)足移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)多種場(chǎng)景的需求。5G第一階段標準的目標只集中在部分的場(chǎng)景和需求，基于此，5G第一階段的空口標準化必須前向兼容，以確保在第二階段5G標準化空口對于全部5G場(chǎng)景和需求達到最優(yōu)。

　　2、5G關(guān)鍵技術(shù)研究

　　回顧移動(dòng)通信的發(fā)展歷程，每一代移動(dòng)通信系統均可以用標志性能力指標和核心關(guān)鍵技術(shù)來(lái)定義，其中，1G采用頻分多址(FDMA)，只能提供模擬語(yǔ)音業(yè)務(wù);2G主要采用時(shí)分多址(TDMA)，可提供數字語(yǔ)音和低速數據業(yè)務(wù);3G以碼分多址(CDMA)為技術(shù)特征，用戶(hù)峰值速率達到2Mbps至數十Mbps，可以支持多媒體數據業(yè)務(wù);4G以正交頻分復用(OFDM)技術(shù)為核心，用戶(hù)峰值速率可達100Mbps至1Gbps，支持移動(dòng)寬帶數據業(yè)務(wù)。

　　5G技術(shù)創(chuàng )新呈現多元化。面對多樣化場(chǎng)景的極端差異化性能需求，當前無(wú)線(xiàn)技術(shù)創(chuàng )新也呈現多元化發(fā)展趨勢，除多種新型多址技術(shù)之外，大規模天線(xiàn)陣列、超密集組網(wǎng)、全頻譜接入、新型網(wǎng)絡(luò )架構等也被認為是5G重要技術(shù)方向，此外，基于濾波的正交頻分復用(F-OFDM)、濾波器組多載波(FBMC)、全雙工、靈活雙工、終端直通(D2D)、信道編碼、網(wǎng)絡(luò )編碼、極化碼等也被認為是5G重要的無(wú)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)。

　　5G算法大賽針對主流5G關(guān)鍵技術(shù)。本次5G算法大賽正是針對其中的SCMA多址技術(shù)、polar編碼、濾波器組多載波(F-OFDM)等重要5G關(guān)鍵技術(shù)來(lái)開(kāi)展算法設計。這些5G技術(shù)逐步被全球產(chǎn)業(yè)界所共識，其中SCMA多址技術(shù)、polar碼更加適合解決多樣化的物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景。F-OFDM是構建統一無(wú)線(xiàn)新空口滿(mǎn)足多種場(chǎng)景的使能技術(shù)。5G應盡可能基于統一的技術(shù)框架進(jìn)行設計。針對不同場(chǎng)景的技術(shù)需求，通過(guò)關(guān)鍵技術(shù)和參數的靈活配置形成相應的優(yōu)化技術(shù)方案。

　　3、5G算法大賽打造創(chuàng )新鏈

　　我國在無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信(3G/4G)TD創(chuàng )新探索實(shí)現了“兩鏈一體系”,即構建包括技術(shù)、標準、研發(fā)、試驗和應用的創(chuàng )新鏈，打造包括系統、芯片、終端、元器件、儀表等完整產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現了“企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研用相結合”的創(chuàng )新體系。為積極開(kāi)展前沿性技術(shù)研究，充分發(fā)揮高校作為創(chuàng )新源頭的作用。

　　5G算法大賽是打造創(chuàng )新鏈的很好典范。高校擅長(cháng)于新技術(shù)的算法研究工作，本次算法大賽要求在以往高校學(xué)生進(jìn)行算法仿真的基礎上，增加了算法與FPGA的結合，充分驗證算法的可實(shí)現性及全面性能。一是增強學(xué)生創(chuàng )新能力，這次大賽使得象牙塔中的高校學(xué)生能夠與技術(shù)產(chǎn)業(yè)研發(fā)工作相銜接，其研究方法及工程實(shí)踐能力進(jìn)一步提升。在未來(lái)算法設計等工作中，能夠充分考慮到后續產(chǎn)品實(shí)現的問(wèn)題。二是體現5G新技術(shù)產(chǎn)業(yè)引導，本次算法大賽在5G研發(fā)初始階段，并得到了全球產(chǎn)業(yè)界多個(gè)著(zhù)名廠(chǎng)家的贊助，在研究方向上得到了產(chǎn)業(yè)界的牽引，使得高校的研究聚焦于產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向，預期會(huì )有很好的產(chǎn)出。本次5G算法大賽將為全球5G技術(shù)發(fā)展起到積極推動(dòng)作用，高校優(yōu)秀人才的脫穎而出將是其最大的成果。我們期待著(zhù)!

　　作者介紹：

　　王志勤女士現任工業(yè)和信息化部通信標準所所長(cháng)、中國通信標準化協(xié)會(huì )無(wú)線(xiàn)技術(shù)委員會(huì )主席、中國通信協(xié)會(huì )無(wú)線(xiàn)與移動(dòng)技術(shù)委員會(huì )副主任。她在GSM、WCDMA、LTE等技術(shù)、國際和國內標準方面有十分深入的研究，是我國第三代移動(dòng)通信專(zhuān)家組、IMT-Advanced推進(jìn)組的專(zhuān)家，IMT-2020(5G)推進(jìn)組副組長(cháng)兼秘書(shū)長(cháng)，我國“新一代寬帶無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信網(wǎng)”重大專(zhuān)項專(zhuān)家組成員。

　　作為第一屆5G算法創(chuàng )新大賽評審組組長(cháng)，王志勤女士十分推崇創(chuàng )新態(tài)度，鼓勵年輕的學(xué)子們多多創(chuàng )新，不斷開(kāi)拓，希望看到同學(xué)們優(yōu)異的設計成果。