展望5G

　　2012年我离开华为专心写《通信之道》，期间应邀到中国移动设计院做一个4G关键技术的报告。在准备讲稿的时候，我又一次对SFR进行了审视。此时SFR已经提出9年了，由于其形式极其简单优美，包括我在内的所有人都认为它是ICIC的终极形式。但是这个时候我突然想到，为什么只能够有两个功率等级呢?更多的等级是不是会更好?在经过多次的失败后，我终于意识到可以通过多个SFR方案组合而达到这个目的，这就是multi-level soft frequency reuse。方案出来之后，第一件事情当然是申请专利，加上理论分析之后2014年11月在IEEECommunications Letters上发表。结果表明，以同频复用为基准，传统的2级SFR可以提升小区边缘容量147%，总体容量提升9.8%，而8级SFR可以提升小区边缘容量4倍，总体容量提升31%。要知道，这样的增益完全是原理性的，不需要任何的资源投入，已经可以和Turbo码匹敌了。

　　2014年，随着4G的规模商用，5G成为热点话题。各国政府和大公司纷纷宣布了对5G的投资计划，例如欧盟6亿欧元，韩国和日本各15亿美元，华为也宣布了6亿美元的投资计划。关于5G有很多热点技术，如massive MIMO，small cell，NOMA，full Duplex，mm Wave，等等。但是实际情况是，4G基本上耗尽了业界的知识储备，目前的5G处于一个非常迷茫和混乱的状态。在2009年的IEEE VTC会议上有一个叫“Is the PHY Layer Dear?”的讨论，几个著名的学者认为无线通信技术的发展已经撞到墙了。这几个学者我认识其中的Robert Heath，是我的IEEE Senior Member推荐人。要知道物理层是通信系统的基础，PHY没有发展就构不成一代。南开普敦大学的Hanzo教授说， 通信技术的发展依赖于出现另一个香农式的人物。

　　构建一代新的通信系统需要三个阶段，第一是新的理论和关键技术，第二是制定标准，第三是产业化。一般说来，先要有理论和关键技术，这是研究的任务。比如说LTE标准所用的关键技术当中，OFDM是1960年代发明的，MIMO是1995年，Turbo code 1993年，Alamouti code 1998年，SFR是最新的，2004年，只比LTE标准提前半年。标准组织运用这些关键技术构建一个可工作的通信协议，虽然很多人喜欢称之为标准研究，但实际上属于工程性质的工作，是写在纸上的工程。

　　标准组织的人员是各大公司出钱养的，他们要推动标准不断演进，不然就没工作了。在没有技术储备的情况下，他们也会矬子里面拔高个，给自己找活干。实际上LTE在Release 8之后就已经失去了方向，后续的LTE-A增加了两个大的特性: 一个是载波聚合(Carrier Aggregation)，一个是CoMP。CA是通过资源的累加提高速率，完全是工程性的，又碰到了我的sOFDM专利；CoMP则完全不靠谱，太复杂，不可能实用。大家其实心里知道，这就是个饭碗，不必太当真。

　　现在要搞5G，而锅里早就没有米了，拿什么做饭呢?MIMO本身问题一大堆还没解决，上百根天线更没法弄；small cell根本就不用研究，WiFi就是；NOMA在现有的理论框架内还有5%的提升空间，复杂度会提高很多；mm Wave是以前不用的垃圾频段，无法用于移动通信；而full Duplex则是伪科学。所以在ML-SFR出来之后，我通过微博宣布，这是业界第一个可商用的5G技术，并且兼容4G。

　　对于未来的5G，我同意Hanzo教授的观点，需要一次理论和技术的重大突破才有可能。那么会不会有呢?我知道会有的，而且会在三年内发生，因为这是我所需要的时间。白墙上的那道细微的裂缝已经被发现，目前本来应该是高度保密的，但是受分享天性的驱使，我已经忍不住在本书当中透露了一些线索，看您能否发现，或许可以抢在我的前面。我们来赌一把。

　　开始动笔的时候把书名定为《通信之道》。“道”在汉语里面有两层意思，一是基本原理，二是道路。现在看起来这两层含义基本上实现了。本书假定读者是一位高中生，用400多页的篇幅涵盖了从微积分到5G的内容，只选取了那些最基础最精华的部分，并按照读者的思维发展顺序行文，自成体系。这就像是黄山的一条石阶路，你沿着它走就能看到飞来石，迎客松这些最美丽的风景。只是还有很多非常好的内容还没有写，就只能等待后续的版本吧。