敢立潮頭唱大風

高妍+毛艷玲

張平，中國移動通信領域學科帶頭人，國家973項目首席科學家，國家自然科學基金委創新群體帶頭人，主持完成多項國家重大科研項目。現任北京郵電大學教授、博士生導師、網絡與交換技術國家重點實驗室主任。

在研發4G技術方面取得了創新成果和顯著的社會經濟效益：率先提出TDD-OFDM-MIMO寬帶無線傳輸系統技術，為我國無線通信寬帶化和移動化提供了理論指導和基礎技術支撐；在全球率先研制出4G TDD原型系統，實現多小區、多天線、多用戶協作無線組網，形成示范效應；解決多模終端測試測量技術難題，成功研制出全球首臺TDD移動終端商用測試儀器，促進了我國TDD終端的成熟。榮獲北京市優秀教師、北京市先進工作者、全國優秀科技工作者稱號。

1897年，意大利人M.G. 馬可尼在固定站與一艘拖船之間完成了史上首次無線通信試驗，是為人類移動通信發展的起點。

1987年，我國引入TACS標準的第一代蜂窩移動通信技術，在廣東建成并投入商用，拉開中國移動通信發展的序幕。

2000年，我國提交的第三代移動通信標準草案TD-SCDMA（時分同步碼分多址）正式成為國際標準，實現我國移動通信標準零的突破，打破了歐美等國的技術壟斷。

2012年，我國自主創新的TD-LTE-A標準被國際電信聯盟（ITU）確定為第四代移動通信（4G）國際標準，成為兩大4G國際標準之一，實現了我國移動通信發展從追趕到引領的跨越。

與一百多年的世界移動通信發展史相比，我國的移動通信僅有不到30年的演進歷程。在如此短暫的時間內，我國實現了移動通信從無到有、從弱到強、從跟隨到引領的飛躍，走出了一條引進、吸收、改造、創新的向上之路。在這個充滿挑戰的艱辛歷程中，涌現出眾多優秀的科技人員和團隊，北京郵電大學張平教授所帶領的研究團隊，就是其中的杰出代表。

該團隊自上世紀90年代起，一直活躍在移動通信領域前沿，長期致力于移動通信先進技術的研發和國際標準化進程。歷經二十余載的科研探索，積淀了深厚的研發基礎，為我國移動通信技術的自主創新和跨越式發展，特別是TDD技術的產業化和標準化做出了開創性的貢獻。

占領高地，得標準者得天下

國際標準是移動通信技術競爭的“圣杯”。

移動通信對網絡前后的一致性和設備間切換的便捷性要求極為苛刻，要求運營商、設備商、服務提供商共同遵守統一的約定—國際標準。可以說，誰占領了這一高地，誰就擁有了國際話語權，誰就有可能在未來的競爭中搶占技術制高點。所以，各國都致力于將自己擁有自主知識產權的核心專利納入國際標準。

眾多周知，我國在2000年才擁有了第一個移動通信領域的國際標準——3G TD-SCDMA。在這之前，由于標準旁落，中國企業沒有任何主動權，無法獲得核心技術轉讓，必須支付高額專利使用費。

長期受制于人的痛苦，促使我國科研人員無比渴望自主核心技術的突破。因此，在機會出現的時候，他們果斷出擊，迎難而上。

在3G向4G演進的過程中，張平帶領團隊率先在國內開展4G TDD系統架構設計和關鍵技術研究。在后向兼容TD-SCDMA系統基礎上，提出了原創的TDD-OFDM-MIMO（時分雙工—正交頻分多址—多入多出）技術體制，發明了離散導頻方法，設計出滿足4G要求的TDD幀結構，解決了無線傳輸的基本格式問題。聯合大唐等國內企業在激烈的技術角逐中擊敗了歐美等國提案，成果被采納為4G國際標準，為我國基礎技術創新登上國際舞臺提供了范例。

團隊進一步針對寬帶無線通信移動化的難題，提出了群小區協作組網架構，發明了滑動切換方法，解決了傳統小區架構頻繁切換的問題。該成果作為4G組網的核心技術被納入4G TD-LTE國際標準，已應用在中國移動的4G商用網絡中，并進一步促進了TDD制式在國際范圍內的商用。目前全球已有多個國家和地區采用了中國主導的4G TD-LTE國際標準。

在理論創新與關鍵技術突破的基礎上，張平帶領團隊進一步研發試驗驗證平臺。2006年在國內首次研制出無線傳輸速率達到122Mbps的4G TDD試驗系統，并搭建了試驗網，打通了我國第一個4G電話。試驗系統與試驗網的指標超過當時4G規定的100Mbps無線傳輸能力，有力地打破了西方國家對TDD不能獨立組網的偏見。鑒定委員會認為，該系統“達到國際領先水平”，彰顯了TDD技術的國際競爭力，也為TD-SCDMA從3G向4G的平滑演進奠定了基礎。

2009年12月，張平教授團隊再次實現突破。在122Mbps 4G試驗系統基礎上，解決了1Gbps無線通信系統設計、全鏈路關鍵技術、組網技術等諸多難題，完成了世界首個點對多點速率達1Gbps的TDD無線傳輸系統及試驗網，達到ITU對4G系統的最高傳輸速率需求，標志著我國在此領域的技術研發實力位列世界前茅。

這些源頭創新成果為解決我國移動通信系統發展的瓶頸性難題奠定了基礎，引領了我國自主知識產權的TDD系列關鍵技術的研究、原型系統開發及標準制定工作。在取得國際競爭制高點、提升國際話語權的基礎上，進一步夯實了我國在寬帶信息領域的國際領先地位。

重抓基礎，自有源頭活水來

移動通信系統研發的基本挑戰之一來自電波傳播的復雜性和多樣性，掌握這種傳播特性，是開展新型移動通信技術研發和實驗的前提。

如同建筑施工前的地質特點與結構探測，對電波信號的測量和傳播建模，是移動通信系統研發的重要基礎性科學問題。歐美日的通信企業正是憑借在此領域的深厚積累，奠定了在移動通信系統的標準化和研發上的領先地位。

張平針對此領域的研究始于本世紀初。自2004年起，ITU開始推進以MIMO技術為基礎的4G系統研究和標準化。各標準化組織迫切需要一個適用于不同頻段、帶寬可變的MIMO信道模型，以刻畫4G系統在空間、時間和頻率域上的特性，以支撐新技術的研究、系統性能的評估以及產品的開發、測試與應用等。

瞄準該基礎性問題，張平帶領團隊開展了寬帶多天線系統的信道傳播特性的測量和建模工作。結合實驗驗證系統，搭建了可靠的測量平臺，可支持高采樣率（200M樣本/秒）、多天線間靈活切換、發送和接收機精確同步等先進功能。該平臺的成功研制使我國成為世界上少數擁有此水平測量平臺的國家之一。

團隊還完成了針對典型部署（2GHz-6GHz）頻段和高頻段（6GHz-15GHz）的多種場景（包括室內/室外、局部熱點、網絡協同、中繼通信、分布式天線通信等），以及上百條路線的電波傳播特性的測量實驗，形成了寶貴的海量實測數據庫。這是世界上最權威、最豐富的測試數據庫之一。在此基礎上，發明了一種高精度的信道特征估計算法，發明了基于“多徑包”的時延域參數估計方法，將多徑的估計數目從傳統算法的十余條提高到二十余條，并實現了7維信道特征（即延時、幅度、水平、俯仰到達、離開角及多普勒頻偏）的精確估計，顯著提高了信道建模的精度，增強了對無線傳播環境認知的能力。據此完成的商業級信道測量分析軟件被新西蘭電信等國際同行采購使用。

團隊進一步合理折衷復雜度和精確度，建立了五種典型應用場景的空—時—頻多維信道模型。上述成果提交至標準化組織后，獲得了國際同行的一致認可，實現了我國在此領域零的突破，扭轉了我國基于外國信道模型研發新技術的被動局面。相應成果也已在業界廣泛應用，成為4G技術研發的基礎信道模型。

在信道測量與建模的基礎上，張平教授團隊進一步研制了認知無線網絡試驗系面，取得了一系列原創性成果。

異構網絡融合、頻譜資源短缺等是制約寬帶移動通信發展的瓶頸問題。張平將認知科學與通信網理論融合，以建立具有“學習”能力的“智能化無線通信系統”為出發點，領導團隊突破了原有無線網絡設計思想，率先提出了“認知無線網絡（CWN）”的概念。

團隊逐漸突破了認知流傳輸理論及方法、認知流模型、新型認知無線網絡體系架構等一系列關鍵技術，并于2011年成功研制了國際上首個基于TD-LTE的認知無線網絡試驗系統。該系統將認知功能無縫融入已經成為國際4G標準的TD-LTE系統中，使其具備了智能、自適應的特性。并且，該系統的頻譜檢測和頻譜切換等技術達到國際先進水平，相比美國FCC的技術指標，試驗驗證頻譜利用效率提升了30%以上。

目前，張平教授團隊在認知無線網絡領域已申請國家發明專利64項，國際PCT專利11項，獲授權專利36項。在此基礎上，被ITU、IEEE等國際標準化組織接納提案36篇，形成ITU-R M. 2225、ITU-R M. 2242及IEEE DySPAN-SC P1900. 6a等3項國際標準，以及ITU RA-12第58號決議，WRC-12 第205號、第224號和第749號決議。這些工作“有力維護和擴大了我國在相關領域的權益”，“推動了中國無線網絡的國際標準化工作，使中國在此領域的研究和標準化工作基本與國際同步，還有所超前”。

發力測試，厚積薄發正可期

如今，3G、4G手機廣泛普及，而在這些移動通信終端產品產業化、規模化的背后，存在著自主核心技術的激烈爭奪，焦點之一即為無線終端測試儀器儀表設備。

測試設備是支撐芯片、終端研發、生產、認證測試的關鍵工具。我國在無線終端測試儀器儀表，尤其是高端、關鍵性產品的研發領域起步較晚，長期受到國外廠商的技術壟斷。

隨著移動通信系統的更新換代、大量無線新技術的應用，迫切需要研發新的終端測試方法和裝置。這給我國科研人員和企業帶來了機遇，但更多是挑戰。

張平緊抓機遇，率領團隊迎難而上，在此領域展開了關鍵技術研發、標準化、產業化的一系列工作。

團隊提出了2G/3G/4G/WIFI多模動態網絡模型，可實現對真實無線網絡的模擬。進一步發明了用于工程實現的創新技術，實現了可重構的通信測試儀器平臺，為多模終端的測試提供了基礎。提出了高效、精確的測試方法，解決了大動態、高速信號測試與測量難題，可滿足多模手機各種無線性能指標的測試需求。解決了多網絡、高速移動環境下終端用戶行為測試分析的難題，實現了異構網絡環境下終端互聯、互通、互操作的測試和量化分析。

基于上述平臺和技術，張平教授團隊獲得了累累碩果—

2005年，推出世界首臺TD-SCDMA制式的終端綜合測試儀—SP6010，幾乎所有的芯片、終端廠商都采用了該儀表。

2008年，推出業內首個TD-SCDMA終端無線資源管理（RRM）一致性測試系統—SP6200，與中國移動合作推出了TD-SCDMA聯合檢測測試系統—TS6100。這些系統填補了認證部門及運營商在TD-SCDMA入網、入庫檢測等方面的空白，有效保障了TD-SCDMA終端產品的質量及與網絡的互聯互通性。

2011年，推出支持LTE（TD/FDD）RRM一致性測試系統—SP8200。目前，該系統已被泰爾、無委、蘇州質檢、高通、三星、聯芯、展訊、海思等多家LTE終端入網認證監測機構及芯片終端研發公司采用。

2012年，推出GSM/WCDMA/TDSCDMA/LTE多模協議分析儀—SP8300C，已應用于高通、三星等多家芯片及終端研發企業。

這些創新成果被專家鑒定為“我國在無線通信高端測試技術及儀器儀表領域的重大突破”、“填補了國家的空白”。據不完全統計，相關成果帶來的直接經濟效益已超過8億元，推動終端產值超過千億元，為我國在手機測試儀器及系統趕超世界領先水平作出了突出貢獻。

如今，團隊正開展基于“互聯網+”的云測試平臺研發。針對終端測試領域存在的測試成本高、測試效率低等問題，提出了基于“互聯網+”的終端云測試平臺解決方案。該平臺的建立，將為芯片、終端的研發和測試提供緊密結合的交互平臺，加速從設計到生產的全過程，有效提升整個產業水平。同時，也能建立終端測試的大數據庫，為未來終端產業的發展積累數據依據，為深入分析、預測終端產業的發展奠定基礎。

未雨綢繆，無限風光在險峰

4G商用之后，5G還會遠嗎？事實上，針對5G的前瞻性研究早已啟動，在這場沒有硝煙的戰爭中，占得先機意味著提前吹響勝利的號角。張平教授團隊也早已行動起來。

早在2013年，他們就已憑借前瞻性的“信息密度非均勻下的異構無線組網新技術”研究，獲得國家科技進步獎二等獎（該年度最高等級）。這是我國5G領域首個國家級獎項。

如今，他們沒有絲毫懈怠。張平正帶領團隊，以二十余年的研究基礎和技術積累為后盾，以網絡交換與技術國家重點實驗室等為依托，以多項國家級項目和課題為支撐，積極開展面向5G的移動通信技術研究，開發5G高性能試驗驗證系統，以期形成完整的5G技術體系構架，實現未來移動通信基礎理論、關鍵技術和工程實踐的重要突破，搶占5G國際標準化制高點，推動我國5G技術研究達到國際領先水平，促使我國成為5G國際技術研究和標準制定的主導力量之一。

眾人皆知無限風光在險峰，張平教授卻更懂得“欲覽極目美景，必先登高自強”的道理。正如他所說，要有自己的絕活，要讓絕活有用武之地。只要投入，收獲是毋庸置疑的。