敢立潮头唱大风


  张平,中国移动通信领域学科带头人,国家973项目首席科学家,国家自然科学基金委创新群体带头人,主持完成多项国家重大科研项目。现任北京邮电大学教授、博士生导师、网络与交换技术国家重点实验室主任。
  在研发4G技术方面取得了创新成果和显著的社会经济效益:率先提出TDD-OFDM-MIMO宽带无线传输系统技术,为我国无线通信宽带化和移动化提供了理论指导和基础技术支撑;在全球率先研制出4G TDD原型系统,实现多小区、多天线、多用户协作无线组网,形成示范效应;解决多模终端测试测量技术难题,成功研制出全球首台TDD移动终端商用测试仪器,促进了我国TDD终端的成熟。荣获北京市优秀教师、北京市先进工作者、全国优秀科技工作者称号。
  1897年,意大利人M.G. 马可尼在固定站与一艘拖船之间完成了史上首次无线通信试验,是为人类移动通信发展的起点。
  1987年,我国引入TACS标准的第一代蜂窝移动通信技术,在广东建成并投入商用,拉开中国移动通信发展的序幕。
  2000年,我国提交的第三代移动通信标准草案TD-SCDMA(时分同步码分多址)正式成为国际标准,实现我国移动通信标准零的突破,打破了欧美等国的技术垄断。
  2012年,我国自主创新的TD-LTE-A标准被国际电信联盟(ITU)确定为第四代移动通信(4G)国际标准,成为两大4G国际标准之一,实现了我国移动通信发展从追赶到引领的跨越。
  与一百多年的世界移动通信发展史相比,我国的移动通信仅有不到30年的演进历程。在如此短暂的时间内,我国实现了移动通信从无到有、从弱到强、从跟随到引领的飞跃,走出了一条引进、吸收、改造、创新的向上之路。在这个充满挑战的艰辛历程中,涌现出众多优秀的科技人员和团队,北京邮电大学张平教授所带领的研究团队,就是其中的杰出代表。
  该团队自上世纪90年代起,一直活跃在移动通信领域前沿,长期致力于移动通信先进技术的研发和国际标准化进程。历经二十余载的科研探索,积淀了深厚的研发基础,为我国移动通信技术的自主创新和跨越式发展,特别是TDD技术的产业化和标准化做出了开创性的贡献。
  占领高地,得标准者得天下
  国际标准是移动通信技术竞争的“圣杯”。
  移动通信对网络前后的一致性和设备间切换的便捷性要求极为苛刻,要求运营商、设备商、服务提供商共同遵守统一的约定—国际标准。可以说,谁占领了这一高地,谁就拥有了国际话语权,谁就有可能在未来的竞争中抢占技术制高点。所以,各国都致力于将自己拥有自主知识产权的核心专利纳入国际标准。
  众多周知,我国在2000年才拥有了第一个移动通信领域的国际标准——3G TD-SCDMA。在这之前,由于标准旁落,中国企业没有任何主动权,无法获得核心技术转让,必须支付高额专利使用费。
  长期受制于人的痛苦,促使我国科研人员无比渴望自主核心技术的突破。因此,在机会出现的时候,他们果断出击,迎难而上。
  在3G向4G演进的过程中,张平带领团队率先在国内开展4G TDD系统架构设计和关键技术研究。在后向兼容TD-SCDMA系统基础上,提出了原创的TDD-OFDM-MIMO(时分双工—正交频分多址—多入多出)技术体制,发明了离散导频方法,设计出满足4G要求的TDD帧结构,解决了无线传输的基本格式问题。联合大唐等国内企业在激烈的技术角逐中击败了欧美等国提案,成果被采纳为4G国际标准,为我国基础技术创新登上国际舞台提供了范例。
  团队进一步针对宽带无线通信移动化的难题,提出了群小区协作组网架构,发明了滑动切换方法,解决了传统小区架构频繁切换的问题。该成果作为4G组网的核心技术被纳入4G TD-LTE国际标准,已应用在中国移动的4G商用网络中,并进一步促进了TDD制式在国际范围内的商用。目前全球已有多个国家和地区采用了中国主导的4G TD-LTE国际标准。
  在理论创新与关键技术突破的基础上,张平带领团队进一步研发试验验证平台。2006年在国内首次研制出无线传输速率达到122Mbps的4G TDD试验系统,并搭建了试验网,打通了我国第一个4G电话。试验系统与试验网的指标超过当时4G规定的100Mbps无线传输能力,有力地打破了西方国家对TDD不能独立组网的偏见。鉴定委员会认为,该系统“达到国际领先水平”,彰显了TDD技术的国际竞争力,也为TD-SCDMA从3G向4G的平滑演进奠定了基础。
  2009年12月,张平教授团队再次实现突破。在122Mbps 4G试验系统基础上,解决了1Gbps无线通信系统设计、全链路关键技术、组网技术等诸多难题,完成了世界首个点对多点速率达1Gbps的TDD无线传输系统及试验网,达到ITU对4G系统的最高传输速率需求,标志着我国在此领域的技术研发实力位列世界前茅。
  这些源头创新成果为解决我国移动通信系统发展的瓶颈性难题奠定了基础,引领了我国自主知识产权的TDD系列关键技术的研究、原型系统开发及标准制定工作。在取得国际竞争制高点、提升国际话语权的基础上,进一步夯实了我国在宽带信息领域的国际领先地位。
  重抓基础,自有源头活水来
  移动通信系统研发的基本挑战之一来自电波传播的复杂性和多样性,掌握这种传播特性,是开展新型移动通信技术研发和实验的前提。
  如同建筑施工前的地质特点与结构探测,对电波信号的测量和传播建模,是移动通信系统研发的重要基础性科学问题。欧美日的通信企业正是凭借在此领域的深厚积累,奠定了在移动通信系统的标准化和研发上的领先地位。
  张平针对此领域的研究始于本世纪初。自2004年起,ITU开始推进以MIMO技术为基础的4G系统研究和标准化。各标准化组织迫切需要一个适用于不同频段、带宽可变的MIMO信道模型,以刻画4G系统在空间、时间和频率域上的特性,以支撑新技术的研究、系统性能的评估以及产品的开发、测试与应用等。