2022年8月9日，2022年世界5G大會期間，以“創(chuàng)新驅(qū)動下的ICDT未來十年”為主題的Tech Talk 2022—5G-A/6G論壇正式舉行。此次活動由未來移動通信論壇、哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子信息與工程學(xué)院、黑龍江省互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會聯(lián)合舉辦。活動匯集了來自移動通信領(lǐng)域的專家、學(xué)者、業(yè)界人士，圍繞5G演進與6G愿景展開了深入的溝通交流，并探討了數(shù)字通信領(lǐng)域5G Advanced技術(shù)未來的發(fā)展方向，以及6G將如何改變世界。高通公司中國區(qū)研發(fā)負責(zé)人徐晧博士出席論壇，并發(fā)表了題為《持續(xù)推動5G Advanced發(fā)展 為未來技術(shù)演進打造基礎(chǔ)》的演講，分享了5G極致的技術(shù)特性在各類實際應(yīng)用場景中展現(xiàn)的能力，和推動5G Advanced技術(shù)向6G演進的主要研究方向和著力點。徐晧博士在演講中表示，期待在技術(shù)研究和商用的過程中，能夠與行業(yè)伙伴展開更廣泛的合作，共同將不斷演進的移動通信技術(shù)推廣到各行各業(yè)與千家萬戶。
高通公司中國區(qū)研發(fā)負責(zé)人徐晧博士在Tech Talk 2022—5G-A/6G論壇上發(fā)表主題演講
以下為演講實錄：
非常高興有機會和大家分享高通公司對于5G Advanced和6G的愿景和想法。
首先，我們看一下目前5G商用的狀況。 迄今為止，全世界已經(jīng)有200多家運營商部署了5G商用網(wǎng)絡(luò)，還有超過280家運營商正在規(guī)劃部署5G網(wǎng)絡(luò)。預(yù)計到2023年，全球5G連接數(shù)將超過10億以上。同時，預(yù)計從2020年到2025年，5G手機的出貨量將超過50億。毋庸置疑，無論是從技術(shù)還是商用的角度來說，5G都是非常成功的。
在這個節(jié)點，我們會問自己兩個問題，第一，5G在全世界已經(jīng)取得了這么大規(guī)模的商用，那么在哪些應(yīng)用方面還有可能突破?第二，從技術(shù)角度來說，我們會關(guān)注5G Advanced的哪些方向，讓5G能夠在今后5年發(fā)展得更好?一般來說，每一代移動通信技術(shù)發(fā)展的周期大約為10年，那么在6G到來之前，還有很長的時間來推動5G繼續(xù)向前發(fā)展。當(dāng)然，我今天分享的很多技術(shù)，很有可能它會成為6G技術(shù)之一。但從現(xiàn)在的角度來說，我們先扎根于5G，專注于5G Advanced的相關(guān)項目，同時也關(guān)注今后可以成為6G的核心技術(shù)。
首先，我們回顧一下目前5G已經(jīng)完成的標準情況。
截止到目前，5G已經(jīng)經(jīng)歷了三個Release版本——Release 15、Release 16和Release 17。在Release 15中，我們主要完成了兩個任務(wù)：第一是提供了一個非常好的5G靈活架構(gòu)，它為今后的6個5G版本奠定了非常好的基礎(chǔ)，也可以讓我們非常容易地引進后面提到的每一個技術(shù)。第二，Release 15打造了一個非常靈活的頻譜框架，不僅支持了6G以下的頻譜，也支持毫米波頻譜。我們對頻譜的需求是永無止境的，我們會不斷地向毫米波或更高的頻譜上邁進。在Release 16和Release 17中，我們不斷引入了新的、面向垂直領(lǐng)域的技術(shù)，比如車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、基于5G的無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以及基于5G的衛(wèi)星天線技術(shù)，這些都為下一步5G Advanced和6G的發(fā)展奠定了很好的技術(shù)基礎(chǔ)。接下來三個Release——Release 18、Release 19和Release 20，我們將它們規(guī)范為5G Advanced技術(shù)標準。
在發(fā)展5G Advanced國際標準的同時，我們也在積極地發(fā)展6G的技術(shù)。實際上，每一個技術(shù)并不會完全按照10年周期被引入，比如5G中的MIMO技術(shù)和OFDM技術(shù)其實是基于4G技術(shù)而來，但是在5G中無論是MIMO的天線數(shù)量還是OFDM的帶寬都比4G有所突破。同樣，如果我們想在下一代無線通信中引入人工智能(AI)技術(shù)，那么我們現(xiàn)在已經(jīng)在5G或5G Advanced中開始引進這方面的規(guī)劃及技術(shù)，而在6G的標準中會得到進一步推廣和廣泛應(yīng)用。
目前5G和AI之間的交互和融合是技術(shù)發(fā)展的大勢所趨。5G和AI都被認為是能夠影響到各行各業(yè)、非常核心的基礎(chǔ)技術(shù)。談到5G，很容易想到三個特點：第一，高速率;第二，高可靠性和低時延;第三，海量互聯(lián)。而AI也正是基于5G的這些特點，實現(xiàn)了突飛猛進的發(fā)展，具體原因包括：第一，海量的數(shù)據(jù)，這與無線物聯(lián)網(wǎng)有很大的關(guān)系，因為實現(xiàn)萬物互聯(lián)，以及人與人互聯(lián)之后產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù);第二，終端算力的增強，由于無線通信不斷發(fā)展，終端側(cè)計算能力逐漸增強，使終端AI成為可能。
AI要得到廣泛的應(yīng)用，需要將其很好地拓展到終端上實現(xiàn)。之所以今天我們能讓無線通信賦能生活，重要原因是因為我們每個人都有智能手機。AI也一樣，它不能僅僅停留在云端來進行大規(guī)模計算，盡管AlphaZero和AlphaGo能夠在比賽中贏過世界上最好的圍棋選手，但它終究還是一個在云端的算法。而讓AI達到終端，才能最終使它在普遍的場景中得到應(yīng)用。這些應(yīng)用場景就包括我們的手機、自動駕駛、VR/XR眼鏡、機器人等。5G能夠為這種終端側(cè)的AI智能化提供非常好的框架，這個框架就是通過5G把云和終端有效地連接起來。而且目前在我們打造的框架中，也有一個邊緣云的概念。因為在過去，我們是以云端為中心進行所有AI的訓(xùn)練，但如果把AI推廣到各行各業(yè)，推廣到每個人手中，就必須要實現(xiàn)終端的AI，實現(xiàn)分布式的AI。也就是說，一部分的AI算力在邊緣云，一部分在終端。今后我們應(yīng)該做到，大部分算力能夠更進一步地下沉到終端，無論是從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層面，還是從終端設(shè)計層面，都要把更多的算力和AI算法放到終端側(cè)。
如果我們能把大量的AI算法放到終端側(cè)的話，就可以有非常多全新的應(yīng)用場景，這不僅與AI有關(guān)，還為5G未來的應(yīng)用開拓出一片廣闊天地。其中就包括語音喚醒、文本識別、面部檢測、語音識別、計算攝影等。最近我們看到，谷歌的AR眼鏡能夠進行實時語音轉(zhuǎn)譯，這就是AI下沉到終端一個非常好的用例。此外，我們的VR/XR眼鏡，就是通過5G和邊緣云，來使AI算法得到實現(xiàn)的。今后的10年到20年之間，這些AI的技術(shù)會在5G和6G的推動下得到更廣泛的應(yīng)用。
5G讓AI做得更好、更便捷，也讓AI能夠落地到我們的終端。但從另一方面來說，AI也為通信帶來了革命性的研究方向。雖然AI在很多方面都有很好的算力和功能，但是總結(jié)起來，AI的大部分應(yīng)用還是為了解決那些目前人類很難解決的問題。無線通信中有一些問題是我們已經(jīng)解決得非常好的，比如說香農(nóng)定理、調(diào)制和解調(diào)、編碼和解碼，以最大似然(Maximum Likelihood)的方法尋找最優(yōu)算法等。在這些領(lǐng)域，其實AI很難帶來很大的幫助。
但是另外一方面，無線通信領(lǐng)域有非常多的瓶頸，比如其中一個挑戰(zhàn)是難以建模的問題。從基站到手機，無線通信的信道千變?nèi)f化。不同的人在室外、室內(nèi)移動的場景中，進行信道估計、信道建模和信道反饋，可能是AI會對無線通信產(chǎn)生很大影響的一個領(lǐng)域。第二個挑戰(zhàn)是最優(yōu)解的計算不可行性。比如我們要在大規(guī)模天線數(shù)非常高而且?guī)挿浅４蟮膱鼍跋逻M行最優(yōu)化的計算，其中的算力可能非常大，用傳統(tǒng)的方式來計算，運算量和耗電量都會非常大。在這種情況下，我們就可以用AI來幫忙。就好像在下圍棋的時候，讓一位棋手記住一萬個甚至一億個棋譜是難以想象的，但AI很快就可以把這些訓(xùn)練做完。在一些最優(yōu)解的計算不可行的情況下，AI可以為我們提供幫助。再比如說對非線性問題進行處理，在通信系統(tǒng)中，有一部分問題是可以用線性方法來解決的，而另一部分需要用非線性方法解決。在解決這類在傳統(tǒng)通信理論下不能解決的問題時，AI將很好地發(fā)揮它的優(yōu)勢。
接下來介紹幾個高通最近在AI方面做的演示和實驗。第一個是通過AI進一步增強5G大規(guī)模MIMO(多天線列陣)系統(tǒng)的信道反饋。AI的算法可以幫助提升下行速率，同時減少上行反饋的數(shù)據(jù)，從兩方面幫助無線通信系統(tǒng)獲得更高流量和吞吐量。
第二個是移動5G毫米波的波束跟蹤與預(yù)測。我們知道，波束要實時跟蹤一個移動的人，會產(chǎn)生較高的系統(tǒng)消耗。人的軌跡是有可能通過AI的方式來進行預(yù)測的，高通在圣迭戈完成的OTA系統(tǒng)中，我們通過毫米波與AI的結(jié)合，成功實現(xiàn)了毫米波系統(tǒng)的節(jié)能，減少了整個系統(tǒng)的消耗。
第三個是傳感器融合支持下的5G高精定位。通信傳感一體化是6G的一個重要研究方向之一，我們在實驗中將傳感器和5G高精度定位，以及衛(wèi)星定位三者融合，合力提升5G支持下的物體定位精度。
第四個是5G毫米波網(wǎng)絡(luò)拓撲優(yōu)化。網(wǎng)絡(luò)拓撲是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，比如在哈爾濱這樣一個城市，在何處建基站，覆蓋到多少用戶，如何提升基站的覆蓋，與此同時做到最優(yōu)化最節(jié)能最綠色的網(wǎng)絡(luò)等等。在考慮網(wǎng)絡(luò)拓撲相關(guān)的問題時，AI可以被很好地應(yīng)用于探索和平衡不同選項的性能或成本效益，提升網(wǎng)絡(luò)部署的效率。
此外，5G也正呈現(xiàn)出非常好的發(fā)展趨勢，正在加速各行各業(yè)數(shù)字化的轉(zhuǎn)型。5G已經(jīng)不再只是一個簡單的通信手段，而是一項能夠推動各行各業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的非常核心的技術(shù)，賦能包括交通、智能制造、工業(yè)、零售、能源，以及各類垂直領(lǐng)域的應(yīng)用。
我們現(xiàn)在常聽到的“元宇宙“就是其中之一。從1G到4G的通信技術(shù)都是實體世界的通信，也就是人與人、物與物之間的通信。但到了5G、6G時代，我們可以通過這些通信手段，打造出一個數(shù)字世界，從而支持更多數(shù)字領(lǐng)域的優(yōu)化，比如數(shù)字孿生、虛擬世界等等。實體世界、數(shù)字世界與虛擬世界的融合，可以為界面交互帶來全新機遇，提供全新的人機界面——而這不僅基于5G、6G等通信技術(shù)，也包括AI和計算機視覺，以及其他技術(shù)的融合。
當(dāng)我們將AI技術(shù)與計算機視覺技術(shù)應(yīng)用到XR的頭顯設(shè)備中，可以實現(xiàn)六自由度(6-DOF)的運算，包括計算出頭部的精準定位以及旋轉(zhuǎn)時人眼看向的方向。這些六自由度的信息通過5G網(wǎng)絡(luò)傳輸給5G基站，在邊緣云完成一次渲染，邊緣云的渲染可以將用戶想要看到的圖像再傳輸回用戶的VR/XR的眼鏡。整個流程，從頭部轉(zhuǎn)動、眼睛看向一個方向，到最后畫面呈現(xiàn)到用戶眼前，時延低于70毫秒，其中5G往返時延(RTT)，也就是空口時延不超過20毫秒。這一技術(shù)應(yīng)用非常好地體現(xiàn)了5G在特定應(yīng)用中所能達到的關(guān)鍵性能指標，并能夠滿足極致的時延要求。從“動作“到”顯示“時延極低，這可以讓用戶感覺不到時延的存在。同時，我們還做到了單眼2Kx2K的速率，保持了約50Mbps的穩(wěn)定平均下行吞吐量，以及約1Mbps、500Hz 姿勢更新率的穩(wěn)定上行吞吐量。
最近我們與合作伙伴——中國移動和中赫集團，一起將分離式渲染技術(shù)的解決方案應(yīng)用到了北京工人體育場的體育賽事中，希望讓觀眾在觀看賽事時，擁有極致的沉浸式XR體驗，能夠看到多視角的4K視頻傳輸，并享受高密度場館的連接體驗。至今，在美國的一些運動賽事中我們已經(jīng)完成了這樣的技術(shù)指標和演示，如多角度地觀看橄欖球比賽。我們非常期待把XR技術(shù)通過5G和6G來進一步地推廣到終端，即用戶的手中。這一案例也是5G Advanced和6G技術(shù)應(yīng)用的場景之一。
從技術(shù)的角度來說，在通往6G的路上有很多的研究方向。我剛才講述的兩個例子就都屬于其中的研究方向之一：一個是AI在無線通信技術(shù)上的應(yīng)用，另一個是融合世界以及元宇宙中的VR/XR如何能夠獲得5G與6G的賦能。除此之外，通往6G的主要研究方向還有頻譜擴展和共享——即從6G以下的頻譜擴展到毫米波的頻譜，甚至擴展至更高頻段的廣域覆蓋;可擴展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，即5G和6G的拓撲，毫米波的拓撲等等。甚至，我們所考慮的進一步下沉的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以及如何能讓終端得到更多AI和算力的支持等。
從無線空口的角度來說，我們關(guān)注大規(guī)模的天線技術(shù)、移動毫米波的持續(xù)演進，可配置的智能穿戴技術(shù)，以及非地面通信、天空地一體化技術(shù)。
與此同時，我們也關(guān)注了不少與6G相關(guān)的技術(shù)演進。在這里，我簡單地介紹幾個目前高通在圣迭戈所進行的關(guān)于6G和5G Advanced的基礎(chǔ)性空口創(chuàng)新。
第一個是全雙工技術(shù)演進。我們所說的大部分現(xiàn)代通信系統(tǒng)，原本只能做到在不同時間分別進行上下行傳輸，或者在不同頻率進行上下行傳輸。但是，我們在圣迭戈對這一項技術(shù)進行了演進，使得全雙工技術(shù)能夠做到在同樣時間、同樣頻譜上，既能實現(xiàn)上行傳輸也能實現(xiàn)下行傳輸。
第二個是移動毫米波演進。這項技術(shù)演進，使我們能夠通過AI的方式，在時域中判斷出下一個時間點波束的大致方向;在頻域、時域或空間域中，預(yù)測出你在空間域中的波束的大致方向;此外，我們還能對接收信號強度指示(RSSI)進行預(yù)測——這些也是我們在現(xiàn)在的Release 18，即當(dāng)前正進行的5G第四個標準版本中，努力推進的AI在無線方面的應(yīng)用。此外，我們在綠色網(wǎng)絡(luò)、5G定位等方面也進行了技術(shù)演進。
與此同時，高通擴展了全新用例，例如在賦能元宇宙方面，我們進行了許多與XR相關(guān)的推廣和應(yīng)用;在中國，我們還完成了對時間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)應(yīng)用的推進，將5G技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，因為該技術(shù)能夠解決有關(guān)時間敏感機制的應(yīng)用問題，并且對時延進行控制，達到最低時延。不僅如此，我們還完成了汽車自動駕駛安全性的研究，以及一些通感一體化的外場實驗。
最后，我想說的是，之前我所提到的任何一個技術(shù)，其實都可能成為在6G中實現(xiàn)的技術(shù)。但在研究過程中，如果我們所測試的技術(shù)已經(jīng)成熟，那么我們就會將它提前引進到5G Advanced中來，畢竟5G還有3個Release版本的發(fā)展空間。綜上所述，我們現(xiàn)在所進行的不少研究，例如AI，已經(jīng)在Release 18版本中推進;通感一體化的研究，目前也正在3GPP SA組討論中，或?qū)⒊蔀?G Advanced的應(yīng)用場景。有一些趨勢和場景，也會逐漸從5G-Advanced演變?yōu)?G的一部分，我們會不斷地推動技術(shù)向前演進。
我們非常期待在5G Advanced和6G的研究與商用當(dāng)中，能夠有機會和在座的各位進行更多的交流與合作，共同努力將技術(shù)推廣到各行各業(yè)、千家萬戶。
謝謝。
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