让小基站吞下5G大容量

马爱平

“外企待遇好，可如果计算机专业毕业生都去当‘码农，那我们国家通信领域的科技创新谁来做？”每当被问及职业选择，北京邮电大学（下简称“北邮”）信息与通信工程学院执行院长、教授彭木根总是这样回答。

从2000年进入移动通信领域以来，彭木根致力于人口密集区域的移动通信系统精巧基站和智能无线组网研究，助推“3G突破、4G并跑、5G领跑”，为我国自主研发的密集无线网络技术成为国际主流、改变世界通信格局作出了贡献。2021年，彭木根被授予北京“最美科技工作者”荣誉称号。

报考北邮，踏上通信科研之路

1996年，彭木根考入南京邮电大学计算机科学与技术系，作为较早接触计算机的一批年轻学子，他先后学习过DOS操作系统、UNIX操作系统和Windows操作系统，见证了个人计算机和第一代互联网的发展。

“码农”是那时多数计算机专业学生的职业目标，但彭木根的“野心”并不止于此。“就算把编程语言掌握得再熟练，也是被动地应用已有成果，无法进行理论和技术创新。”他说。

此时，一篇新闻报道引起了彭木根的注意：我国提出自己的3G标准TD-SCDMA。彭木根非常兴奋，意识到这或许是未来的发展方向。本科毕业后，他决定跨专业考研，报考北邮移动通信专业。

潜心钻研，“产业宝典”一鸣惊人

2000年，彭木根入学北邮。此时，由于我国3G标准TD-SCDMA的核心基础理论尚未成熟，相关理论研究欠缺，严重制约产业应用。

为破解制约我国3G发展的理论瓶颈，彭木根在理论和技术“一穷二白”的情况下，自2001年起涉入我国3G“深水区”，在国内率先开展TD-SCDMA组网理论和关键技术攻关。

一个应用TD-SCDMA技术的小区能接入多少用户？多个基站同时共存，多个小区之间的干扰有多大？能否实现大规模无缝组网？这都是彭木根要着手解决的问题。

彭木根通过引入多用户检测和波束赋形增益因子，构建了单小区和多小区的容量分析模型，推导得出了有别于其他3G技术的单小区和多小区容量表达式，提出了TD-SCDMA特有的多载波组网理论和扰码规划方法，揭示了我国3G的容量成因关系。

2005年，考虑到国内外都缺乏对TD-SCDMA阐述清晰且全面系统的专著，彭木根将相关研究成果结合产业需求，撰写并出版了著作《TDSCDMA移动通信系统》，系统介绍了我国3G的原理、理论基础、关键技术、标准和协议、测试结果等内容。

此书一经出版，就得到业内人士的高度评价，现在还被称为“我国3G产业宝典”。

补齐短板，出国访学成果不断

博士毕业后，彭木根留校，入职北邮电信工程学院。32岁評上博导、34岁评上教授，由于在我国3G领域作出了突出贡献，彭木根的“进阶”之路走得顺风顺水。然而，彭木根不满足于此。

2012年，他主导的科研项目申请首届国家自然科学基金优秀青年基金资助。“当时，参加答辩会的老师大都有海外留学经历，不少研究成果发表在国际一流期刊上，而这方面是我的短板。”彭木根说，虽然最后幸运入选，但通过这次答辩，他深刻地意识到自己和其他入选者在这方面存在的差距。

2013年，为了使自己的研究和国际前沿接轨，彭木根决定暂别安稳的国内科研教学工作，出国访问学习。

在此期间，彭木根以每两个月提交一篇高水准期刊论文的速度进行科研攻关。由于对产业十分熟悉，他在这时发表的论文恰好符合5G和后5G产业发展趋势，一经发表就成为学术界和产业界关注的焦点，大都成为ESI（基本科学指标数据库）高被引论文。这段时间的科研成果奠定了他在国际学术界的地位。

发现痛点，转化成果走出国门

彭木根发现，核心区域人口密集、基站资源有限，难以保证通信质量。如何解决热点区域的无线通信问题，让城市核心商圈、体育场馆等区域的无线高容量上网不再是奢望，成为他努力的方向。

发现问题后，彭木根马上投入到热点区域无线组网研究中。针对热点区域无线网络容量低、空时动态适配性差等挑战，彭木根提出了一整套分层异构协同和网络自组织关键技术解决方案，构建了功能自适应分解的一体化协同自组织体系结构，解决了4G/5G灵巧小基站的干扰控制和移动性管理等技术难题，实现了异构无线网络的自配置、自优化、自治愈，相关成果获得中国通信学会科学技术奖一等奖等荣誉。

同时，彭木根还积极进行科研成果转化落地，将核心知识产权进行转让，基于专利转让和科研项目合作攻关，联合京信通信公司等企业研发了灵巧小基站和无线网络自组织系列产品。灵巧小基站能被安装在体育场馆等热点区域，可以节省安装空间，且能够实现绿色部署和即装即用。灵巧小基站与无线网络自组织系列产品在国内外得到了大规模应用，巴西世界杯、索契冬奥会等体育赛事也用上了该产品。

“不是我改变了行业，而是我有幸赶上了行业变革。”对自己所从事的工作，彭木根总是心怀热爱，一直感激长久以来的各种幸运。