夏斌：逆水行舟不進則退

倪海波

“20年左右無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得這個領(lǐng)域的知識更新非常的快，無論是產(chǎn)業(yè)開發(fā)還是學術(shù)研究都面臨逆水行舟，不進則退的挑戰(zhàn)，只有不斷更新自己的知識體系，才能跟得上這個行業(yè)迅猛發(fā)展的趨勢和步伐?！?/p>

——夏斌

2012年，在上海交通大學新聞網(wǎng)站上，自稱為“教師新丁”的夏斌如是總結(jié)他的經(jīng)驗感悟。那一年，他剛放棄自己在多家知名通信企業(yè)歷練鋪就的晉升之路，成為該校電子工程系特別研究員、博士生導師。

如今4年過去。“從應用轉(zhuǎn)到基礎(chǔ)，用實踐指引方向”，夏斌的回歸學術(shù)之路已經(jīng)開始顯露出其特有的優(yōu)勢。在研究方向的選擇上，他面向?qū)嶋H需求敏銳的洞察力和判斷力；在科學研究過程中，他從實際角度出發(fā)深入剖析、舉一反三，勇于創(chuàng)新、勇于實踐的科學方法，都給大家留下了深刻的印象。

瞄準5G 揚帆起航——關(guān)注內(nèi)容感知的移動通信技術(shù)理論與技術(shù)

從遠古的烽火狼煙到飛鴿傳書，從近現(xiàn)代的樓上樓下電燈電話到現(xiàn)在的4G、5G網(wǎng)絡傳輸可視電話……通信技術(shù)的發(fā)展歷程走過了一段漫長的、由慢及快的發(fā)展歷程。尤其是近20年來，移動通信技術(shù)的迅猛發(fā)展總是讓人應接不暇，3G、4G還在使用中，5G就蹬著“風火輪”跟上來。誰最先掌握先進技術(shù)，就意味著誰或許就能成為下一場變革浪潮的弄潮兒。

“考慮到之前從第二代到第四代移動通信理論及產(chǎn)品方面的研究開發(fā)積累，立足于未來第五代移動通信系統(tǒng)是第一選擇。”夏斌如是闡述了自己研究定向的原因。過去在應用方面積累的豐富經(jīng)驗既像是堅實的“地基”，為他搭建5G理論基礎(chǔ)高峰、邁向5G征途奠定了堅實的基礎(chǔ)；又像是一段長長的“鋪路石”，走到這一步是理所當然，再自然不過的事情。

基于第五代移動通信的驅(qū)動力來自于高速發(fā)展的移動互聯(lián)網(wǎng)和移動物聯(lián)網(wǎng)，它們對未來的移動通信提出的巨高容量、海量連接和極低時延等技術(shù)挑戰(zhàn)。通過分析和調(diào)研，夏斌及其團隊精準地感悟到通信已經(jīng)從最初僅僅是簡單的“確保通信雙方的通話連接”，轉(zhuǎn)變成了“確保內(nèi)容能夠高效地傳送給用戶”，即從“面向連接”到“面向交互”再到“面向內(nèi)容”的轉(zhuǎn)變，這種通信目標的變化可能成為第五代移動通信技術(shù)挑戰(zhàn)的突破口；而隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，用戶和網(wǎng)絡設備的計算和存儲能力得到了極大的提升，且成本也大幅度下降，這些網(wǎng)絡能力也可能會是可以釋放通信壓力的突破口。

立足改變，面向?qū)嶋H，夏斌及其團隊最終鎖定了他們的“主攻”方向：即“內(nèi)容感知的通信、計算、存儲融合的未來移動通信技術(shù)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究方向”，且一路勇于創(chuàng)新，收獲了諸多讓人眼前一亮的創(chuàng)新成果。

首先在應用層上.他們深入開展了通信、計算和緩存（Cache-enabled Computing Communications）網(wǎng)絡架構(gòu)研究。

很多人每天都在看視頻，關(guān)注熱點新聞，但他們可能不知道：未來的容量大部分來自于視頻，而不同視頻的被點擊關(guān)注度差別很大，甚至也出現(xiàn)了2-8原則，即20%的視頻占據(jù)了視頻流量的80%。從內(nèi)容傳輸?shù)慕嵌瘸霭l(fā)，如果將這些高關(guān)注度的內(nèi)容推送到網(wǎng)絡邊緣甚至到用戶終端。對新進用戶而言，他們無需基站再重新廣播相應的信息.只需要通過其他用戶終端（可稱之為中間存儲節(jié)點）獲取相應的信息，這樣可以減少對回程網(wǎng)絡、骨干網(wǎng)絡的傳輸需求，從而達到減少環(huán)節(jié)、提升用戶體驗的作用。

隨著基站設備、用戶終端等設備的計算和存儲能力的提升，使得相關(guān)設想成了可能。但由于移動通信中信道的隨機性、網(wǎng)絡拓撲的動態(tài)性、業(yè)務的時效性、共享傳輸頻帶時帶來的干擾等使得這個看似簡單的概念，帶來了一系列基本理論和關(guān)鍵技術(shù)的問題。而這些問題隨著夏斌及其團隊201 4年開始承擔的“863”項目——“5G高通量無線網(wǎng)絡構(gòu)架與關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”的逐步深入而得到了一定的解決。

除了從理論上研究解決了緩存到底能給網(wǎng)絡帶來多大的容量提升、動態(tài)業(yè)務下各緩存設備的利用率等基礎(chǔ)問題之外；針對無線干擾問題，夏斌所在的課題組還創(chuàng)新地提出了在基于基站緩存的基站協(xié)同網(wǎng)絡編碼傳輸、基于終端緩存的接收機干擾抵消、基于緩存的頻譜感知動態(tài)信道復用等增強技術(shù)，通過計算、存儲和無線傳輸?shù)膮f(xié)同，為相關(guān)工作的推進提供了理論和技術(shù)支撐。

其次在物理層上，為支持未來移動物聯(lián)網(wǎng)的巨量設備連接的需求，他們基于通信、計算和業(yè)務的非正交多址技術(shù)研究開展了很多卓有成效的工作。

為應對5G無線物聯(lián)網(wǎng)應用的密集多用戶海量接入需求，在頻譜資源昂貴且受限的現(xiàn)實下，非正交接入技術(shù)被視為5G空口技術(shù)，也被視為在4G正交頻分復用接入之后的演進趨勢和突破方向，但相關(guān)技術(shù)發(fā)展同樣需要解決一系列復雜的問題。

通過2013年承擔國家重大專項、以及結(jié)題后承擔的中科院重點實驗室開放課題等的支持，夏斌及其團隊使得這些問題得到了一定的解決。

不同于以往調(diào)制波形/星座設計和多址接入獨立設計的思路，他們提出將多維編碼調(diào)制與稀疏編碼理論相結(jié)合應用于非正交多址接入的概念，創(chuàng)新地提出了基于保證多用戶公平性前提下的容量最大化非正交多用戶碼字優(yōu)化設計準則和方法，使得解調(diào)能力與業(yè)界的最新結(jié)果有1.2dB的提升，探索理論研究其容量限，并設計新型稀疏編碼調(diào)制機制以提高非正交接入系統(tǒng)的有效性，以逼近理論容量極限。

值得一提的是，在關(guān)注應用和物理層研究的同時，憑借其多年在相關(guān)領(lǐng)域積累的經(jīng)驗感悟，夏斌還不忘將自己關(guān)注的目光聚焦在未來5G推廣和產(chǎn)業(yè)化極有可能會出現(xiàn)的問題上，即很多相關(guān)新技術(shù)需要在實際網(wǎng)絡進行多次測試，經(jīng)過多個標準版本后才能進入商業(yè)軌道。

為避免類似問題，他帶領(lǐng)課題組一方面通過搭建基于4.5G面向5G可擴展的系統(tǒng)仿真平臺，創(chuàng)新地完成了將5G中的異步非授權(quán)隨機接入、非授權(quán)數(shù)據(jù)隨機傳輸、大規(guī)模MIMO等新增特性初步研究、建模和開發(fā)設計工作，從而能對相關(guān)5G新技術(shù)從網(wǎng)絡層面系統(tǒng)地研究；另一方面他們還通過搭建創(chuàng)新移動試驗網(wǎng)，采集真實的多用戶無線數(shù)據(jù)，抽取真實信道信息用于無線傳輸理論研究與機制設計，并與合作方共同協(xié)作完成了非正交多址接入、大規(guī)模MIMO、毫米波通信等5G候選技術(shù)的實驗測試。

5G將為人們帶來什么？對于普通的大眾來說，或許他們不能清楚地理解其技術(shù)變革挑戰(zhàn)和難度，但對夏斌和他所代表的“通信人”而言，大眾在便捷通信生活上前進的每一大步，都得益于研究人員在理論研究上取得的“每一小步進步”?！昂媳е荆诤聊?；九層之臺，起于累土，千里之行，始于足下?！?/p>

點滴積累 實踐出真知——親歷和見證二代到四代移動通信變革

正如上文所說，“九層之臺，起于累土”，夏斌之所以有現(xiàn)今的成績，其實與之前的積累、經(jīng)驗和感悟有很大的關(guān)系。

與很多科研學者一樣，夏斌走過的求學深造之路，是一條沐浴科學理性之光的漫漫求索攀巖之路。

20世紀90年代初，因為成績優(yōu)異，他獲得免費保送進入中國科技大學的機會。適逢電子信息技術(shù)浪潮掀起，原本更屬意于物理的他，抓住時機立于浪潮之尖，且出于對應用研究的向往，選擇進入無線電專業(yè)就讀深造，這一待就是8年時間，先后于1997年和2000年獲得通信與信息系統(tǒng)專業(yè)學士和碩士學位，此后前往香港大學通過3年的不懈努力獲得博士學位。

萬丈高樓平地起，夏斌的經(jīng)歷證明了這一點。與其他高校不同，他所在的專業(yè)需要專修5年才能獲得學士學位。起初他也對這一規(guī)定表示不理解，但當他真正走入工程實踐，就深刻體會到了當年學校專業(yè)課程設置的良苦用心。線性代數(shù)、高等數(shù)學、概率論等一系列基礎(chǔ)的數(shù)學知識，還有信號與系統(tǒng)、信息論等專業(yè)知識，都為他如今在專業(yè)領(lǐng)域的延伸和擴展打下了堅實的基礎(chǔ)。

本科階段學習的同時學校也提供給大家參與科研項目的機會。大三時，夏斌就開始走入實驗室，跟隨他的導師——國家“863”計劃個人通信專家組第二任首席科學家朱近康教授。這么早就有機會涉入中國的CDMA研發(fā)項目對于一個工科學生來說機會難得。也正是從那時起.在恩師的帶領(lǐng)之下，夏斌得以在這一民用移動通信前沿技術(shù)浪潮涌動之際.較早且全面地接觸相關(guān)研究。

在夏斌的科研人生中，在華為的一段經(jīng)歷非常重要。從2005年起，他開始在華為技術(shù)有限公司無線研究部擔任高級工程師/技術(shù)專家和項目經(jīng)理。作為華為公司第一任LTE關(guān)鍵技術(shù)與算法研究主管和第一任LTE TDD系統(tǒng)樣機項目經(jīng)理，夏斌曾經(jīng)帶領(lǐng)團隊組織進行關(guān)鍵算法和研發(fā)和樣機開發(fā)工作，一改以往追隨的地位，第一次實現(xiàn)了中國人研發(fā)的移動通信設備在全球率先推出應用。也正是在那一階段，他曾作為中方公司代表參與華為參加的第一個歐盟第六框架科技計劃項目，在完成項目相關(guān)任務，展現(xiàn)中國公司研究水平和實力的同時，對歐盟跨國項目的運作規(guī)則也有了較為全面的掌握。這為他之后積極參加國際國內(nèi)合作項目，加強技術(shù)交流與合作，在國際舞臺綻放光彩，奠定了堅實基礎(chǔ)。

從過去從簡單的語音通信可移動化，到今天數(shù)字洪水帶來的海量移動數(shù)據(jù)通信的迅猛發(fā)展，在移動通信發(fā)展的這20年中，夏斌親歷和見證了很多突破性技術(shù)的誕生和產(chǎn)業(yè)變革。

“我一直覺得自己是幸運的，一路走來，不管是學習還是工作，都有幸得到名師的指導和受到一流團隊的影響，但多年實踐，在高校、企業(yè)之間往來穿梭，追蹤最前沿的科學技術(shù)，我深感想要做科研，在高?？倸w來得更純粹、更自由一些，可以有更多的個人研究方向，這是在企業(yè)無法比擬的?！毕谋笕缡墙忉屪约褐鼗匦@、回歸學術(shù)的原因。

同舟共濟奔向未來——面向應用夯實基礎(chǔ)開辟新的學術(shù)天地

盡管研究取得一定進展，但夏斌心中的那根“弦”并不會因此放松?！半m說在高?？蒲酗@得自由一些，但這并不意味著會比在企業(yè)輕松，相反，企業(yè)的目標比較明確，研究人員的壓力集中在比較窄的方向，而高校面臨的研究壓力相對要大得多。”夏斌如是坦陳自己面臨的壓力。

雖然有一定的壓力，但夏斌還是很有信心。這得益于他過去積累的豐富的經(jīng)驗和現(xiàn)在所在的團隊。“感謝上海交大能給我提供這樣一個氛圍良好且寬松的平臺讓我去自由探索。而且我也愿意將自己多年所感所想傳與后人，培育他們茁壯成長?！睆倪^去的學子、企業(yè)員工到現(xiàn)在的高校園丁，無論是教書育人的本職工作還是學術(shù)科研，對于現(xiàn)在所處的環(huán)境和角色身份的定位和轉(zhuǎn)變，夏斌已然做出了調(diào)整并且已經(jīng)適應。多年在企業(yè)的實踐使得他在項目管理、對應用需求的把控和時間管理等方面有著異于常人的執(zhí)行力，而這也是他帶給學生的最寶貴的財富之一?！拔蚁Ｍ麄兊难芯磕軌蛞詫嶋H應用為導向，而不是單純地發(fā)文章，不能把學術(shù)做虛了?！?/p>

“我相信未來，亦如過去站在浪潮之尖搏擊時面對未知但無所畏懼一樣。”當5G之潮風起云涌，早已在風雨中學會沉著應對的夏斌選擇勇敢逆水行舟，繼續(xù)去開辟一片新的學術(shù)天地。