若要問,一項研究從策劃開始到商用落版本需要花多長時間?我能告訴你,可能是一年,也可能是五六年,甚至更長。
Sub1G——一種工作頻段低于1 GHz的無線電通信技術,是無線通信當中具有非常獨特價值的“黃金”頻譜,有覆蓋遠穿透能力強的優點,被用作無線通信網絡的基礎覆蓋層,但在提升連接速率方面面臨挑戰。而Sub1G的Massive MIMO(多天線陣列)是針對Sub1G頻段的大規模天線陣列,通過引入Massive MIMO技術,有效提升網絡的上下行連接速度,降低了時延。
從我第一次負責Sub1G Massive MIMO研究項目,到2024年孵化商用技術項目,已經整整過去6年。從最開始的興奮,到中間遭遇挫折,再到最后迎來希望,痛苦和快樂夾雜在一起,一股不服輸的勁頭拽著我一路前進,也慢慢地把冷板凳漸漸坐熱。
迷霧中的兩條路徑
2018年~2019年間,5G推進如火如荼,華為在C band(C頻段)大力推廣Massive MIMO,容量性能相比4G時代有數量級的提升。無線研究部開始布局在其他頻段也研究Massive MIMO的可能性,包括中頻1.8G~2.1G、以及Sub1G。其中,由于Sub1G頻段低,天線陣子尺寸很大,在有限的天面空間內做Massive MIMO的難度非常高,挑戰很大。
有一天,領導告訴我說,由于之前我在C band Massive MIMO樣機領域做出了一些成績,有成功的經驗,因此推薦我擔任Sub1G研究項目的項目經理。當時應該算是Sub1G 1.0項目,我既覺得興奮,又有點忐忑。興奮是因為部門和領導對我能力的認可,并給予我進一步發揮的機會,我也摩拳擦掌躍躍欲試;忐忑是因為面對新的領域經驗不足,擔心能否順利達成目標。當然,最后肯定是接下了任務。
在項目籌備階段,我們對Sub1G Massive MIMO在常規設計思路下的各種可能形態做了一個詳盡的對比分析,對比維度包括性能、尺寸以及新老制式的兼容性等。然而,初步分析的結果不是很樂觀,最大的難點還是在尺寸的約束上:要達到Massive MIMO的規模,常規技術做出來的天線可能有一扇門那么大,但在實際安裝部署過程中,這么大的天線基本沒辦法裝到天線塔上。這意味著常規技術根本無法實現既達到Massive MIMO的性能效果,又滿足工程可部署的尺寸約束要求。因此,尋找在緊密空間內發揮天線陣列最大效果的關鍵技術成了重中之重。
經過和相關專家的請教交流,我開始對國內外正在進行的研究工作進行調研,看有什么技術能夠解決上述難題。此時有兩項關鍵技術映入眼簾:一項是外研所F提出的Q技術,該技術將原本用于衛星通信的技術改造為在蜂窩通信的形式,在常規尺寸大小內能夠容納更多的天線端口數,從而可以將天面空間利用更加充分;另一項是內部研究W提出的C技術,該技術通過利用深度空間,達到收窄波寬提升增益的效果。
這兩項技術都有潛質提升緊密空間天線陣列的性能,我喜出望外,仿佛找到兩塊玉原石,縫隙中透露出高品質的光澤,等待著匠人精心雕琢后變成絕世美玉。美玉少有,良匠不可或缺,我馬上向資源團隊申請了天線設計、算法仿真和樣機驗證的同事,展開這兩個方向的進一步分析工作。
對于Q技術的研究,首先是天線單元的性能分析和論證。常規方法是先做一個仿真,看看這個技術相對于常規技術來說能帶來多少的性能收益。但是大家之前都沒有見過Q技術,算法同事不知道仿真模型怎么建,一籌莫展。樣機團隊提醒我說,我們有現成的樣機,要不要直接做個實物驗證一下?我一拍大腿:這個主意好啊,是不是美玉,把它切開不就知道了嗎?
說干就干,實驗室的小規模測試場景快速搭起來了,測試的結果性能達到了顯著提升的效果。這個結果令我異常振奮,立馬給相關領導專家做了匯報。領導說:“這個方向好啊,值得好好挖掘一下!”大家也開始對這個方向報以期待。
然而,事情并非一帆風順。當仿真同事把Q單元組成天線陣列并組網后再跟常規陣列做對比,增益效果急劇下降。我的心情像過山車那樣從頂部瞬間降落到底部。難道之前的測試結果有問題,又或者是偶然的現象,還是自己搞了個大烏龍?我血壓瞬間就升上來了,仿佛幾百雙眼睛盯著我問:這是啥原因呢,這個技術到底能不能行?
緊接著就是瘋狂地分析和找原因。果然所有的結果都是有內在邏輯的,項目組里的算法同事通過對仿真數據的分析找到了這樣的邏輯:Q陣子的天線方向圖是各向發散的,這在單扇區情況下能達到提升流數量的效果,然而在組網情況下卻又增加了對鄰區的干擾,從而導致增益大幅下降。
問題找到了,但是怎么解決呢?我的想法很簡單,就是要對Q陣子進行改造。但是如何改造,沒有太好的辦法,那就攻關迭代吧。借鑒周邊項目的經驗,我把天線設計的同事和性能仿真的同事座位排到一起,天線設計的同事把所有能想到的改造方案全部列出來,一項一項建模型出電磁仿真方向圖;性能仿真的同事就緊接著流水線的下一環,每出來一款方向圖就立馬進行性能仿真,并對結果進行分析,方向圖哪項指標有正增益哪項有負增益,并反饋給天線設計同事進行改進。
事情的突破在某一天。當天線同事絞盡腦汁想盡所有方案未有進展的時候,他望著屏幕發呆,突然一個靈感蹦上來,說:“要不要借鑒傳統天線的形式,看能否有新的效果?”想法很快變成模型,然后我們開始仿真。
果然,結果讓人驚喜,性能相比其他方案有了大幅度的提升。得到這個結果的一刻,我緊鎖一個月的眉頭才漸漸舒展開來,Q技術算是有了階段性的突破。
同步,對于C技術的研究也是馬不停蹄。作為該技術的提出人W也正式加入到我的項目中,我們對于C技術的優化方案也是做了詳盡的設計,力爭做到最優的性能。其間,我們給平臺部門的專家匯報了相關的結果,平臺專家對此技術也非常感興趣,因此雙方決定聯合開展研究。有了外部的助力,C技術的研究也做得非常扎實,技術遞進層層展開,每一項的增益來源都做到有理有據,最終也實現了該技術的突破。
關鍵技術和增益有了,效果要怎么來檢驗?最直接的方法就是找一個運營商一起搞一次聯合創新驗證,讓客戶來評價一下該技術的市場價值。
在領導們的幫助下,我們找到了U國V運營商,該運營商對于我們的創新工作非常支持,也提供給我們驗證場地、頻譜資源以及必要的人力協助,一場在U國運營商總部的聯合測試就此展開。
好在5G推廣初期,我在海外參加過多場聯合創新驗證,因此在U國的這次測試各項組織工作也是有條不紊,測試計劃、物料運輸、人員簽證、住宿餐食等一應事項都安排妥當,甚至在U國期間的所有司機工作都是我來兼任。印象很深的是,U國是靠左駕駛,駕駛艙在右邊,這一點跟中國剛好相反。并且他們的十字路口都是環島,環島有特殊的規則,不同車道對應不同的出口,搞錯了就走不到對應的出口上去。一開始駕車時我總是膽戰心驚,生怕開錯車道,然而在經歷過足夠多次失誤之后,漸漸駕輕就熟。
在海外測試的同時,國內能分析的同事同步進行數據分析,對測試結果的合理性以及測試系統的問題及時提出問題和改進意見;海外一線營銷同事也和我們一起把每日的測試結果跟客戶進行溝通交流。我們每天的日程就是早上和客戶匯報上一天的測試結果以及當天的測試計劃,然后開始一天的測試,晚上整理測試報告。周而復始,持續了近兩個月時間。
在大家的努力下,測試結果相當優異,客戶第一次對于Sub1G Massive MIMO的性能有了直觀的認識,稱結果令人印象深刻。
打不死的小強
短暫的晴朗伴隨而來的是連綿的陰雨。
2019年“5·16”事件后,公司的策略重心也開始轉向業務連續性保障,重點是保證C band在國內的第一波部署,而一些相對中長期的研究進程放慢了腳步。同時,海外運營商對華為的態度也開始變得微妙,再加上次年開始的3年疫情,我們與V客戶的互動一度中斷,Sub1G Massive MIMO的推進也變得撲朔迷離。于我而言,心情也如冷冬一般,就好像花了大把時間雕琢一件成品,顧客突然甩頭說不要了,讓人錯愕,又無可奈何。
在這種情況下,我把Sub1G的研究轉向近期的方案上。我們提出了多種技術方案:例如前期只考慮5G性能提升,后來考慮把5G和4G性能同時提升的方案;在實際可部署性方面,又考慮了把Sub1G和其他頻段做任意組合部署的方案;還考慮把多個存量模塊任意拼接形成更強性能模塊的方案。雖然這些方案都有一定的創新性,但由于大環境的原因,沒有實實在在的Sub1G市場機會,Sub1G 2.0項目的立項過程極其艱難。
我們不停匯報收集意見,不停修改方案和材料。我統計了一下,Sub1G 2.0項目立項匯報前前后后總共匯報了56次,涉及時長10個月,堪稱研究部有史以來立項時間最長的項目。
領導的要求是很明確的,所有立項的項目,都是要求有成果轉化的,而我的項目在短時間看轉化的概率并不太高。但是經過我牛皮糖一樣長時間不停匯報,領導最終認可了這個方向的長期潛力,同意了立項申請。周邊的專家領導給我取了個外號,叫“打不死的小強”。
然而,Sub1G 2.0項目做到PDCP(計劃決策評審點)階段就結束了,因為Sub1G 3.0項目來了。
迎來商用化的轉機
2021年底,在無線研究部業務計劃研討會期間,大家都在籌備下一年的工作計劃,我負責Sub1G這個方向的持續創新。每當這個時候,大家總會到處找需求找輸入找靈感,我也一樣到處找人交流。上下班途中,我常常盯著路邊的基站塔,思考未來可能的演進方案。突然有一天,我想到一種U方案,既不增加實際模塊尺寸,又可以等效擴大天面。
剛想到這個方案時,我內心激動不已。之前限制Sub1G性能的厚重石門,仿佛被巧妙地移開了,展現出門后的巨大寶藏,讓人欣喜若狂。我迫不及待地畫了幾頁方案示意圖,在研究部研討會上介紹。領導也認為方案思路新穎,增益很可觀,可以立項,這就是Sub1G 3.0項目。
與Sub1G 2.0項目相比,Sub1G 3.0項目的立項節奏就像坐火箭一樣,從材料準備到立項完成,用時不到1個月。并且我在立項期間,平臺部門也產生了類似的想法,雙方一拍即合,共同立項研究。
Sub1G 3.0項目在研究部和平臺部門的共同矚目下開了工,邀請Fellow和相關領導來見證,大家士氣滿滿。研究部和平臺部門都投入了精兵強將進行方案設計、仿真以及性能驗證。
然而,隨著研究的深入,U方案的一些問題也隨之暴露出來。例如,U方案的扇區是非常規的,對于FDD(頻分雙工)碼本的影響有多少,怎么彌補?實際部署的時候,扇區角可能是非規則的,這個會有什么影響?傾角和間距也都可能影響性能,怎么解決?等等。一個個問題猶如聯排的地雷,在我耳邊挨個響起。
然而作為“小強”的我,肯定不會被這些地雷給阻擋。我和平臺同事頻繁交流,獲取現網實際部署的各種工參數據,并從中抽取關鍵的參數導入仿真建模。例如,針對扇區角,我們把占比最大的幾種場景建模,用仿真分析其對性能的影響。算法同事也很給力,針對各種非理想因素,設計了一種條件依賴性比較低的方案,使得整體性能不會因為部署的因素發生大幅度的下降。
接下來就是外場驗證,是騾子是馬拉出來遛遛。對單純的仿真,大家可能將信將疑,于是,我們把各種非理想因素在外場環境中一一布置出來,并且逐個進行驗證。每一個驗證場景,我們都去調整站點的朝向、下傾等配置,把站點安裝師傅的時間約得滿滿的。他打趣說:“接了你們這個活,別的活啥也不用想了。”經過充分測試,我們得到一份詳盡的、符合預期的測試報告。相關專家和領導也信心滿滿:這個項目的工作非常出色,完全超出了預期!
時間來到2023年底,市場對于Sub1G容量的需求逐漸開始迫切起來。同時,由于3.0項目給研發提供了Sub1G Massive MIMO的信心,研發決定上馬商用技術項目,我也投入商用技術項目的孵化中來。
事實再次證明,事物的發展大多都是螺旋式的。市場上傳遞來的需求跟我們研究項目的場景假設有不少的出入,例如:較大的站間距、能夠單扇區獨立部署、支持多頻段共存以及多制式共存等,所有的這些約束條件都給Sub1G Massive MIMO方案設計和優化背上了沉重的包袱。
在這個情況下,研發部成立了不同層面的攻關組,基于U方案的基礎進行擴展設計,解決市場的各種需求。研究部的攻關組拉齊了不同地域的專家,進行架構和算法性能優化。我也出差到總部,作為代表參加研發部組織的攻關組工作。
攻關組的工作可以用急行軍來形容,每天大家會碰撞不同的方案,并快速迭代出性能結果,然后再一起討論硬件可行性。今天的方案不行明天再出新的方案,短短一個月時間,方案就演進了十來種。效率之高,我自己都暗暗驚嘆。
每天的會議常常開到凌晨,記得有一次我在出差途中,為了方便開會特意買了臥鋪,結果一路開會到凌晨3點,又怕影響同臥鋪單元其他人的休息,只好躲到洗手池旁站了一夜,這是一張最低性價比的臥鋪票。
眾人拾柴火焰高,在研發各個部門的共同努力下,Sub1G Massive MIMO商用技術項目成功立項,逐步走上正軌。基于此技術,華為與友商之間拉開了斷代差距,可以解決很多市場對Sub1G容量的迫切需求。2024年11月,公司正式官宣了第一款Sub1G Massive MIMO產品,首次將Massive-MIMO(大規模天線陣列技術)應用到Sub-1GHz頻段,大幅提升了頻譜效率和連接速率,成為華為5G-A的十大產品解決方案之一。
甘之如飴的探索
第一個商用版本啟動之后,接下來我們要面對更加精益求精的需求:例如尺寸能不能做到更小,性能能不能做到更好,成本能不能做到更低?面對這些潛在的需求,可以預計我還將在Sub1G這個方向上繼續探索。
至于說,這段征程還將持續多久,目前不得而知。古人有句話叫:十年磨一劍;華為也有一句話叫做:板凳要坐十年冷。我在Sub1G的板凳上還沒坐到十年,況且板凳已經開始有溫度了,那這個板凳應該要繼續坐下去。
做研究工作的樂趣在于,每天面對的是新的挑戰和新的技術,永遠不會像流水線工人那樣做重復和枯燥的工作。并且做研究工作就是越鉆研得深,就越能獲得更優質的成果。不管是再3~5年,還是十來年,只要真正做出受市場歡迎的產品,那么任何付出都是甘之如飴。當回首往事的時候,我會說,我沒有在華為白待過。
來源:《華為人》文/李波杰
-
天線
+關注
關注
70文章
3281瀏覽量
142326 -
華為
+關注
關注
216文章
35208瀏覽量
255857 -
無線通信網絡
+關注
關注
0文章
28瀏覽量
13545
發布評論請先 登錄
評論