5G MIMO博士军团：“硬核”博士不怕硬

5G MIMO博士军团：“硬核”博士不怕硬

如果把人的知识面比喻成白纸上画的一个圆圈，那么从小学到本科的教育可能是一个不断推进圆圈半径、扩大圆圈面积的过程，博士教育则是在圆圈上找准一个点，花上3-4年时间，把这个点向外凿出一个又尖又细的角，培养对技术独特深入的理解，以及极其磨练意志的锥子精神。

一把锥子就能凿出一条路，更别说一个集齐了几十把锥子的团队，威力可想而知——有突破口的地方向前推进，没有突破口的地方,就算是百米岩石也要想办法凿出一个口子来。

5G MIMO团队就是这样的一支“硬核”博士军团。尽管横跨上海、北京、成都等多个地域，每支小分队都朝着MIMO（多天线）各大难题进攻，凿出了各自的天地。

爱玩“狼人杀”，专啃“硬骨头”

“他们渴望挑战，像‘狼人杀’这种极度烧脑的节目是最受欢迎的，同学们可以昏天黑地地杀个几天几夜。”上海小分队Leader毕晓艳，博士毕业后就加入5G研究团队，谈起团队的特质，举了这个例子。在她看来，这种拼劲被淋漓尽致地用在了5G MIMO研究工作中。

MIMO技术，渗透到5G系统几乎所有的信道设计中，是5G系统提升频谱效率、系统容量最关键的技术，无论是系统的初始接入、控制信道传输、数据信道传输、导频信号设计等，都是假设基站具有大规模天线部署来设计的。5G是一代全新的系统，各方面都必须要有巨大的提升。面对这一艰巨挑战，整个团队没有畏惧，全力以赴迎了上去。

对于5G来说，天线越多，系统容量越宽，就像道路越多，车就可以在多条道路上并行跑。但是难度在哪儿？有些是大卡车，有些是小汽车，还有的是电动车，要让每辆车都达到最佳速度，需要有很多复杂的设计。

其中一大难点是“码本”设计。码本相当于导航，一辆车要开到某个目的地，需要规划最优路线。码本提供的信息越精确，花的时间就越短，速度就会越快。

“一个好的想法和方案往往是简单而直接的，现有的码本并不是最好的选择。”为了找到最佳的码本方案，刚刚转正的博士金黄平，已经熬了好几天的夜。他把自己关在实验室里，调试仿真设备，计算各种比值，想到点什么，就把导师尚鹏拉过来一起讨论，小鲜肉愣是熬出了熊猫眼。不过，毕晓艳对他的“走火入魔”并不意外：“清华博士都有一股子狠劲，就要给他们硬骨头啃！”

经过无数次仿真和调试后，金黄平发现了一个新的思路——非均匀码本。打比方说，要保证5个车道一小时之内通过的车最多，如果只是用一套标准，告诉每辆车前方限速80公里/时，并不能发挥最大潜力。但如果让大卡车跑在限速60公里/时的车道，小轿车跑在限速100公里/时的车道，把车道定义得更细致、精确一点，整体通过效率就会高很多。按预期的那样，这个巧妙的设计思路在5G标准中被采用了！

这些年轻的博士对于进步的追求没有止境。他们渴望获得更好的设计，挑战自我，并且挑战整个行业的最高水平。而此时，清华大学电子系的博士王潇涵被调到了MIMO组，和金黄平不断交流码本的设计方案，碰撞出了一些火花。经过不断演算，王潇涵提出了进阶版的方案——三级码本。

这个方案简单说就是，5个车道的车开出后，后面的车自觉地跟着前面的走，不需要再告知其方向等信息，比起之前的方案更为智能。经过初步仿真，在相同开销情况下，这个方案有非常不错的增益。虽然只是一个初步结果，但大家都异常振奋，互相吆喝着“火锅走起，好好庆祝一下”。

但在接下来的仿真分析中，团队成员却指出了一个潜在问题：这个方案确实好，对于性能提升有很大帮助，但算法处理的复杂度很高，付出的代价太大了！

对于原本信心满满的团队来说，这无疑是一盆兜头而下的凉水。

一向温和沉稳的王潇涵坐不住了：我不服！顶着巨大的压力，他竟再次找到了解决之道——针对不同频带的特征向量做相位校正。增加了这样的校正，新的码本算法的复杂度明显降低，而且维持了先前的性能增益。

其实，码本设计的终极目标是用最小的开销实现最高的反馈精度，即很好的性能与开销的折衷，这条路注定没有尽头。然而，这却让这群年轻人兴奋不已，因为他们永远都可以找到更好的答案，永远都可以给你带来不一样的惊喜。

“抬杠”和“吐槽”永远受欢迎

当曲秉玉走进 北京华为大厦5楼的办公室时，几个博士正在激烈地争论。由于对某个结论存在不同意见，一个博士转身在白板上写起了推导，其他人目不转睛地盯着推导过程，沉浸在紧张的讨论中。

这显然已经是司空见惯的场景了。在他们眼里，相比其他因素，技术本身是最重要的，通过技术本身的分析和验证，是可以达成技术上的共识的。大家平时为了技术会争得面红耳赤，转身就开始推公式，想用理论说服对方，反驳起leader来也是毫不留情。所有人都认可一个原则：反对意见永远是受欢迎的，不管是“抬杠”还是“吐槽”。如果有道理，可以借机改善，如果没有道理，真理也会越辩越明。

很长时间以来，让参考信号的序列发挥最大潜能，是这群人一直在“死磕”的问题。

“路上是不是会堵车？天有没有下雨？可以派出一支侦察兵去探路，这就是参考信号发挥的测量作用。路上迷路了怎么办？当车行驶在道路上时，还需要始终知道正确的方向，这时候也需要参考信号的序列发挥纠偏的作用。”曲秉玉努力用打比方的方式，解释这支小分队专业的研究课题，“某种程度上，像路标一样”。

作为一个1998年就加入公司的博士，他已经是参考信号领域的资深专家了，见证了3G、4G、5G的标准里运行着华为越来越多的方案，也带着更多的年轻人成长起来。

低PAPR（峰均功率比）参考信号序列是他最新的一个研究任务。它能让参考信号这个“侦察兵”，隔着很远的距离探测到信道的信息，但是探测的准确度却可能有损失。

鱼和熊掌不可兼得？得益于这些年的积累，曲秉玉敏锐地发现，虽然时域序列可以降低PAPR，但是其频域不平坦特性反而会降低性能，因此在序列设计过程中需要综合考虑其频域平坦度。

这支小分队不断讨论、设计、仿真、分析结果，再讨论再设计，一步一步修正设计，优化算法，达到性能的最优。这个过程中，还没有转正的龚名新，真正体会到了华为与学校在研究要求上的显著差异，在克服了一系列困难后，终于通过仿真实验找到了完美序列——既满足低PAPR，又要保证频域平坦性，同时还满足小区间序列低互相性。在该方案适用场景下的性能非常好。

说到这个令人激动的突破，曲秉玉兴奋地说：“对于年轻人来说，最需要的就是信任，给他们发挥自己聪明才智的机会！”当然，厚积才能薄发，没有团队多年来的技术积累，不可能这么容易就找到这个完美解。

有了这些基础，曲秉玉带领的年轻博士们继续深入探索和发展这些成果，这才有了标准代表张雷鸣在3GPP的会场上，拿出历经千锤百炼的方案时的底气十足。详实的仿真结果和测试数据，让主流公司看到，仅仅考虑了PAPR是不够的，频域平坦性会使得性能恶化严重，方案设计必须要考虑对性能的补偿。经过持续的努力，频域平坦度这个序列设计准则被写入了标准。

周末，曲秉玉和一帮年轻人去玩密室逃脱，虽然自嘲是个“老大哥”，但是不断“烧脑”，和年轻人打成一片，把技术更好地传承下去，是他的责任和心愿。

“超级马里奥”标准大作战

除了上海、北京，还有一支以年轻博士为主的小分队驻扎在成都，集中负责5G高频的研究、标准和原型验证。

高频在普通民用移动通信领域是未曾大规模使用过的，如果要在5G里成功商用，需要克服大量的挑战和困难。成都团队全都是毕业不久的博士，虽然没有多少在企业里工作的经验，但他们有很好的理论功底、科学的思维和方法论以及不惧挑战、勇往直前的精神。这些特质让他们迅速蜕变为一支快速反应、敢于亮剑、敢打胜仗的特种小分队。

“5G高频相当于高速隧道，路面本身已经很宽了，我们需要做的是及时地把距离最短或者用时最短的路线找出来，并且把隧道里的路面修得足够平整，让数据可以在这条高速隧道里自由跑起来。”毕业于香港科技大学的博士张希笑着说，他们就是传说中的“超级马里奥”。

他口中的“隧道”指的是从基站到终端之间的无线通信链路。和4G、低频的一个重要不同点是，5G高频的这条隧道，需要同时从两端往中间挖。如果是上帝视角，这类似于两点连一线的数学题，会容易很多。但谁也不是上帝，终端不知道基站在哪儿，基站也不晓得终端在哪儿，也不确定周围的环境长什么样子，发生了或者将会发生什么样的变化。要及时找出距离最短或者用时最短的路线，就需要巧妙的设计安排以及基站和终端之间的密切配合，这本身就是一个系统工程。其次，在这个基础上，还需要打碎并运走拦路的“大石”，疏导可能造成危险的“积水”，把隧道内的路面修得平坦甚至光滑，保障高速隧道的稳定运行，这些都是这支小分队日复一日研究的课题。

2017年，5G商用箭在弦上，标准化的节奏整体加快，进入了高速推进期。作为标准代表和成都小分队的leader，张希带上凝聚团队智慧的两大“秘密武器”——波束管理和相噪导频设计，参加了3GPP标准会议。

他至今还记得，那是2017年第二次到布拉格，也是5G标准第一个版本成型前的倒数第二次会。“我知道错过这个机会窗，后面‘搞大事’的希望就小了”。一开始面对友商利用优势地位“无底线”的封锁，他有点无计可施。但是好在手中有牌，心中不慌。

标准代表在没有硝烟的战场上和友商正面过招，研究团队就在背后源源不断地为其输送弹 药。有时候二三十家公司会提出上百种不同的方案，为了保证华为的方案能够从这么多竞争方案中脱颖而出，后方部队需要在最短的时间内，用范弗里特量级的分析和评估，摸清各家公司方案的优势劣势，然后各个击破。博士们从长期的科研活动、系统的科学训练中所锻炼出的抽丝剥茧化繁为简的分析能力、百尺竿头更进一步的创新能力，成为最有力的武器。

同时，5G高频是第一次在3GPP标准化，标准的制定和基站终端的架构演进之间有着千丝万缕的联系，互相制约而又相辅相成。年轻博士们所具有的初生牛犊不怕虎的闯劲和敢把砂锅问到底的求知能力，对促成5G高频标准化匹配产品架构诉求和版本推进节奏起到了重要作用。

毕业于巴黎第十一大的管鹏博士，已经不记得组织过多少个跨三个时区的技术讨论会议，修正和完善技术方案，提高标准竞争力，也不记得多少次半夜被无线、海思、终端各路产品同事呼进电话会议，探讨标准约束下的实现方案和超越标准的端管方案。这一切的努力，只为了在那个圆上，再突破一个点，一个提升我司产品竞争力的控制点！

最终，凭借方案的竞争力，以及稳扎稳打、步步为营的战术，华为团结了一众可以团结的小友商，积沙成塔，推动形成这两个议题上的绝对多数意见，将我司主推的多套方案落入标准，“搞了下事情”。

运作、争辩、妥协……因为5G高频的讨论分布于标准的各个议题，张希和他的小伙伴们也在几个并行的议程中辗转腾挪，逐渐适应并习惯这种无分日夜的节奏。这支特种小分队终于在群狼环视的标准战场上生存下来，打赢一场又一场5G的标准战役。

对于5G MIMO团队来说，由于涉及的理论基础复杂，且要在3G、4G已经做到极致的基础上再去创新和提升，面临的挑战不言而喻。

但为什么这支博士军团能啃下一个又一个“硬骨头”？最重要的是，每个人都被安排在合适的位置上，做自己喜欢的、擅长的事情，形成优势互补。比如，有些博士就像扫地僧，能够沉下心来做研究，遇到技术难题很兴奋，那就给他们难题和挑战；有些博士视野特别广，对技术动态非常敏感，有能力从一个个故事中看护和孵化关键技术，那就让他们就做前沿研究；还有一些博士思辨能力、逻辑分析、推理能力很强，能够在标准化推动过程中起到至关重要的作用，那就让他们加入标准战役……

如果说技术难题就是疑难杂症，那么，这支队伍里的不同博士就像是功能不同的“柳叶刀”，互相结合起来，完成了一台又一台成功的“手术”。相信这支不怕硬骨头的“硬核”博士军团未来还能挑战更多不可能，创造更多奇迹！

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