“科创正青春”

原标题：北京邮电大学信息与通信工程学院院长彭木根——（引题）

“让老百姓实现畅通互联”（主题）

人民日报海外版记者 孙亚慧

你有过这种体验吗？在人群密集的演唱会、体育场、商场或车站，手机网络更容易受到影响，最直观的感觉就是“人多的地方信号差”。

2008年8月8日，已在北京邮电大学电信工程学院任教的彭木根，同样被这一问题困扰。那天，他幸运地在现场观看了北京奥运会开幕式，彭木根原本准备在“鸟巢”给家里打个电话，与家人一同分享这份喜悦，但电话却拨不通……

核心区域人口密集但基站有限，通信质量难以保证。如何破解这一难题、让人流密集区域的无线高容量上网不再是奢望？

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灵巧基站和智能无线组网研究。从3G到5G，他为中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。

“我不信这个邪”

2000年，彭木根从南京邮电大学计算机科学与技术系毕业。那一年，他做了人生中至关重要的一个决定——放弃已拿到的企业高薪职位，去北京邮电大学通信工程专业继续深造。

彼时，中国第三代移动通信（3G）标准TD-SCDMA的核心基础理论发展并不成熟，缺乏相关理论研究，严重制约产业应用。一些国外专家甚至由此断言，中国的3G只能应用于小型局部组网，不适合大规模无缝组网。

“我不信这个邪。我觉得中国未来的移动通信行业前景广阔，这也是我跨专业考研的原因。”彭木根说。

一个TD-SCDMA小区有多大容量、能接多少用户？多个基站同时共存时小区之间的干扰有多大？如何才能实现大规模无缝组网？……来到北邮后，彭木根一头扎进这些棘手难题，率先开展了TD-SCDMA组网理论和关键技术攻关。

经过多年刻苦钻研，彭木根通过引入多用户检测技术和波束赋形增益因子，成功构建出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技术的小区容量表达式。换句话说，彭木根的研究证实了中国3G的容量和覆盖性能与其他3G系统相比基本无差别，推翻了此前国外专家的武断结论。

对不少通信专业的学生来说，《TD-SCDMA移动通信系统——增强和演进》是一本耳熟能详的行业专著，彭木根是作者之一。这本出版于2008年的图书，直到今天还被誉为“中国3G产业宝典”，其中详尽阐述了中国3G的基础理论、关键技术、标准制定、测试结果等，3年内加印了10余次。

在3G时代，中国主导的移动通信制式TD-SCDMA、欧洲的WCDMA与美国的CDMA2000共同成为全球三大移动通信标准，中国第一次向世界通信业发出了自己的声音。

小基站破解大难题

2013年，普林斯顿大学著名院士文森特·珀尔收到了一封言辞恳切的邮件，这封邮件来自彭木根。那年，已在国内学术圈小有名气的彭木根，决定暂别安稳的教学与科研生活，出国进修。珀尔在通信工程和信息论领域久负盛名，此前并未遇到过毫无“留洋”经验的中国学者。彭木根字里行间的真诚打动了他，让珀尔看到了这个中国青年对学术研究的执着与坚定。

“后来我才意识到，那封邮件其实有不少语法错误。”彭木根笑着说。

受益于十分熟悉产业发展情况，彭木根在访学期间发表论文的效率与质量都很高，兼具学术性与实用性，其中多篇成为ESI高被引论文。这段时间的科研成果也奠定了他在国际学术界的地位。

回国后，彭木根将更多精力投入到热点区域无线组网的研究中，以期解决像“鸟巢”一样的热点区域无线高容量上网的问题。

经过一次次假想与测试，彭木根提出“即插即用”的灵巧小基站及智能组网方案。灵巧小基站安装在体育场馆等热点区域，实现了多个运营商接入设备共享，大幅节省了安装空间，有效破解了体育馆、中央商务区、大型活动等用户密集区域的无线网络高容量、低成本、自适应组网难题。

在北京邮电大学密集无线网络实验室内，彭木根展示了“5G云小站”和“5G雾小站”的应用。“5G云小站”是一个2米多高的机柜，能将基站的干扰处理、网络管理、业务平台等集合，借助云计算和人工智能进行集中信号处理，从而抑制密集基站间的干扰，提升网络容量。

“‘5G雾小站’则在‘5G云小站’的基础上，增加了边缘计算及智能技术，可以更好适应极低时延和巨容量性能需求，保证所有网络运行数据掌握在用户自己手中。”彭木根说，通过实现本地化的数据分析和智能优化，该技术还可应用于农、林、矿等诸多场景。

开启6G美好生活

“业内有一句话：3G改变习惯，4G改变生活，5G改变社会，6G改变世界。这句话是大家对6G的极高期望，6G的确能带给我们无限遐想。”彭木根说。

目前，彭木根正带领团队从事6G理论和技术的研究，包括4个方向：6G空间信息通信、6G无线传输、6G无线组网与无线算力和6G无线内生安全。

彭木根介绍，与现有5G主要服务于地面用户不同，6G地面蜂窝网络将与包括卫星、无人机、高空平台在内的空间网络相互融合，构建起空天地一体化三维立体网络，覆盖陆地边远地区、海洋、极地等传统无线网络难以覆盖的地区，实现全球广域覆盖。“从技术层面来看，6G比5G最直观的提升在于传输速率更高、通信时延更低。有报告显示，6G峰值网速最高可达100Gbps；网络延迟也可能从‘毫秒’级降到‘亚毫秒’级。”他说。

可以大胆想象未来这样一幅场景：面向人与人的通信演进为人—机—物的智慧互联，原先在5G中使用的高清视频传输、工业互联网、车联网等功能将在6G中进一步完善，全息通信、智慧车联网、智慧工业互联网等技术将逐渐成熟并进入商用……曾经在影视作品里出现的画面，正一步步变成现实。

“以自动驾驶为例，目前智能汽车的感知能力主要依靠本地多种传感器，包括摄像头、毫米波雷达、GPS、激光雷达等。虽然综合精度达到厘米级甚至毫米级，但仍无法充分满足自动驾驶需求。6G网络能够解决自动驾驶传感器感知范围受限、精度不足、信息传输延迟等问题，提升车辆应对突发事件的响应能力。”彭木根介绍。

向着这个目标，彭木根带领团队又一次踏上了技术攻关之路。“在任何时间、任何地点，都能让老百姓实现畅通互联，这就是我们一直以来最想实现的。”彭木根说。（中国科协科学技术传播中心与人民日报海外版合作推出）