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

　　自2015年5月啟動第一屆5G算法創(chuàng)新大賽，到9月大賽完成初賽階段進入到復賽。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，力爭突破5G技術算法。為此就全球5G的發(fā)展及創(chuàng)新鏈打造等問題的發(fā)表一些看法。

　　1、全球5G研發(fā)進展

　　國際電信聯盟(ITU)在2015年6月已完成5G愿景、未來技術趨勢、頻譜需求等研究。產業(yè)界對5G需求高度共識，認為5G將提升移動互聯網用戶體驗，并重點解決千億級機器無線通信的物聯網需求，極大地促進車聯網、工業(yè)互聯網等融合領域的發(fā)展，為業(yè)務應用創(chuàng)新提供平臺。

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

　　提出IMT-2020系統的8大關鍵能力指標。5G用戶體驗速率可達100Mbps至1Gbps，能夠支持移動虛擬現實等極致業(yè)務體驗;5G峰值速率可達10至20Gbps，流量密度可達10Mbps/平方米，能夠支持未來千倍以上移動業(yè)務流量增長;5G連接數密度可達100萬個/平方公里，能夠有效支持海量的物聯網設備;5G傳輸時延可達毫秒量級，可滿足車聯網和工業(yè)控制的嚴苛要求;5G能夠支持500公里/小時的移動速度，能夠在高鐵環(huán)境下實現良好的用戶體驗。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。國際移動通信標準化組織3GPP(第三代合作伙伴)2015年9月召開了5G研討會，計劃2016年啟動5G標準研究，2018年下半年完成第一階段的5G標準(滿足市場急需的需求)，2019年內完成完整的5G標準(第二階段)。5G無線技術中包括無線新空口，以滿足移動互聯網、物聯網多種場景的需求。5G第一階段標準的目標只集中在部分的場景和需求，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場景和需求達到最優(yōu)。

　　2、5G關鍵技術研究

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

　　5G技術創(chuàng)新呈現多元化。面對多樣化場景的極端差異化性能需求，當前無線技術創(chuàng)新也呈現多元化發(fā)展趨勢，除多種新型多址技術之外，大規(guī)模天線陣列、超密集組網、全頻譜接入、新型網絡架構等也被認為是5G重要技術方向，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、網絡編碼、極化碼等也被認為是5G重要的無線關鍵技術。

　　5G算法大賽針對主流5G關鍵技術。本次5G算法大賽正是針對其中的SCMA多址技術、polar編碼、濾波器組多載波(F-OFDM)等重要5G關鍵技術來開展算法設計。這些5G技術逐步被全球產業(yè)界所共識，其中SCMA多址技術、polar碼更加適合解決多樣化的物聯網場景。F-OFDM是構建統一無線新空口滿足多種場景的使能技術。5G應盡可能基于統一的技術框架進行設計。針對不同場景的技術需求，通過關鍵技術和參數的靈活配置形成相應的優(yōu)化技術方案。

　　3、5G算法大賽打造創(chuàng)新鏈

　　我國在無線移動通信(3G/4G)TD創(chuàng)新探索實現了“兩鏈一體系”,即構建包括技術、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、儀表等完整產業(yè)鏈，實現了“企業(yè)為主體、產學研用相結合”的創(chuàng)新體系。為積極開展前沿性技術研究，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。高校擅長于新技術的算法研究工作，本次算法大賽要求在以往高校學生進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現性及全面性能。一是增強學生創(chuàng)新能力，這次大賽使得象牙塔中的高校學生能夠與技術產業(yè)研發(fā)工作相銜接，其研究方法及工程實踐能力進一步提升。在未來算法設計等工作中，能夠充分考慮到后續(xù)產品實現的問題。二是體現5G新技術產業(yè)引導，本次算法大賽在5G研發(fā)初始階段，并得到了全球產業(yè)界多個著名廠家的贊助，在研究方向上得到了產業(yè)界的牽引，使得高校的研究聚焦于產業(yè)重點發(fā)展方向，預期會有很好的產出。本次5G算法大賽將為全球5G技術發(fā)展起到積極推動作用，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!

　　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、中國通信標準化協會無線技術委員會主席、中國通信協會無線與移動技術委員會副主任。她在GSM、WCDMA、LTE等技術、國際和國內標準方面有十分深入的研究，是我國第三代移動通信專家組、IMT-Advanced推進組的專家，IMT-2020(5G)推進組副組長兼秘書長，我國“新一代寬帶無線移動通信網”重大專項專家組成員。

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