核心區域人口密集、基站資源有限，難以保證通信質量。如何解決熱點區域的無線通信問題，讓城市核心商圈、體育場館等區域的無線高容量上網不再是奢望？

　　彭木根，北京郵電大學信息與通信工程學院執行院長、教授

　　“外企待遇好，可如果計算機專業畢業生都去當‘碼農’，那我們國家通信領域的科技創新誰來做？”每當被問及職業選擇，彭木根總是這樣回答。

　　博士畢業時，這位北京郵電大學（以下簡稱北郵）信息與通信工程學院執行院長、教授彭木根的同學大都去了外企，但他一直留在學校從事教學和科研工作。

　　43歲的彭木根曾多次選擇少有人走的路，并另辟蹊徑取得了多項成果。

　　從2000年進入移動通信領域以來，他致力于人口密集區域的移動通信系統精巧基站和智能無線組網研究，助推“3G突破、4G并跑、5G領跑”，為我國自主研發的密集無線網絡技術成為國際主流、改變世界通信格局作出了貢獻。

　　日前，彭木根被授予2021年北京“最美科技工作者”榮譽稱號。

　　放棄求職，踏上通信科研之路

　　1996年，彭木根考入南京郵電大學計算機科學與技術系，作為較早接觸計算機的一批年輕學子，他先后學習過DOS操作系統、UNIX操作系統和Windows操作系統，見證了個人計算機和第一代互聯網的發展。

　　“碼農”是那時多數計算機專業學生的職業目標，但彭木根的“野心”并不止于此。

　　“就算把編程語言掌握得再熟練，我也是被動地應用已有成果，無法進行理論和技術創新。”他說。

　　此時，一篇新聞報道引起了彭木根的注意：我國提出了自己的3G標準（TD-SCDMA）。他非常興奮，意識到這或許是未來的發展方向。

　　TD-SCDMA（時分同步碼分多址）是以我國知識產權為主的、被國際上廣泛接受并認可的移動通信國際標準，也被國際電信聯盟ITU正式列為第3代移動通信空口技術規范之一。

　　本科畢業后，彭木根決定跨專業考研，報考北郵移動通信專業。

　　等考研結果期間，彭木根也曾嘗試找工作。“當時，很多同學去了外企，我也收到過外企的offer，月薪多的能給到一萬多。這對于2000年畢業的本科生來說，是很有誘惑的。”他回憶道。

　　不過，在得知考上研究生后，彭木根果斷放棄到手的offer，踏上了他的通信科研之路。

　　涉入深水區，“產業寶典”一鳴驚人

　　2000年，彭木根入學北郵。此時，由于我國3G標準TD-SCDMA的核心基礎理論尚未成熟，相關理論研究欠缺，嚴重制約產業應用。一些國外專家妄言，我國的3G只能應用于小型局部組網，作為大規模無縫組網的補充。

　　為破解制約我國3G發展的理論瓶頸，彭木根在理論和技術“一窮二白”的情況下，在導師的指導下，自2001年起涉入我國3G“深水區”，在國內率先開展TD-SCDMA組網理論和關鍵技術攻關。

　　一個應用TD-SCDMA技術的小區能接入多少用戶？多個基站同時共存，多個小區之間的干擾有多大？能否實現大規模無縫組網？這都是彭木根要著手解決的問題。

　　彭木根通過引入多用戶檢測和波束賦形增益因子，構建了單小區和多小區的容量分析模型，推導得出了有別于其他3G技術的單小區和多小區容量表達式，提出了TD-SCDMA特有的多載波組網理論和擾碼規劃方法，揭示了我國3G的容量成因關系。同時，他也證實了在相關關鍵技術成熟并得到應用后，我國3G的容量和覆蓋性能與其他3G系統相比，理論組網性能更優，成功反擊了國外專家對我國3G只能局部組網的武斷結論。

　　這些研究成果讓彭木根一鳴驚人。2005年博士畢業后，考慮到國內外都缺乏對TD-SCDMA闡述清晰且全面系統的專著，這嚴重制約了產業發展和人才培養，他將相關研究成果結合產業需求，撰寫并出版了著作《TD-SCDMA移動通信系統》，系統介紹了我國3G的原理、理論基礎、關鍵技術、標準和協議、測試結果等內容。此書一經出版，就得到業內人士的高度評價，現在它還被稱為“我國3G產業寶典”。

　　“移動通信領域專業書籍很難印到3000冊，但該書3年內就印了10余次，目前出售了16000多冊。”彭木根說，很多移動通信從業人員都是通過這本書了解到我國3G。

　　補齊短板，毛遂自薦出國深造

　　博士畢業后，彭木根留校，入職北郵電信工程學院。

　　32歲評上博導、34歲評上教授，由于在我國3G領域作出了突出貢獻，彭木根的“進階”之路走得順風順水。然而，彭木根不滿足于此。

　　2012年，他主導的科研項目申請首屆國家自然科學基金優秀青年基金資助。

　　“當時，參加答辯會的老師大都有海外留學經歷，不少研究成果發表在國際一流期刊上，而這方面是我的短板。”彭木根說，雖然最后幸運入選，但通過這次答辯，他深刻地意識到自己和其他入選者在這方面存在的差距。

　　2013年，為了使自己的研究和國際前沿接軌，彭木根決定暫別安穩的國內科研教學工作，出國訪問學習。與很多學者更愿選國外華人導師不同，他向無線通信領域國際最權威的學者之一，美國普利斯頓大學教授文森特·珀爾發去了一封自薦郵件。郵件言辭懇切、誠意滿滿，而后彭木根幸運地成為了珀爾接收的首位全程在中國培養的教授。

　　“不過，后來我才發現，自己在郵件中使用的標點符號都是錯的，存在大量的語法問題，但郵件的內容打動了珀爾。”彭木根回憶道。

　　在此期間，彭木根以每2個月提交一篇高水準的期刊論文的速度進行科研攻關。由于對產業十分熟悉，他在這時發表的論文恰好符合5G和后5G產業發展趨勢，一經發表就成為學術界和產業界關注焦點，大都成為ESI高被引論文。這段時間的科研成果，也奠定了他在國際學術界的地位。

　　發現痛點，轉化成果走出國門

　　“5、4、3、2、1……”2008年8月8日，伴隨著全場觀眾的倒計時，北京奧運會開幕式在國家體育場隆重舉行。彭木根幸運地搶到了門票，在現場觀看開幕式。

　　不過，當彭木根想聯系場外親人分享這份喜悅時，他卻發現電話怎么都打不出去，連短信也發不出去。

　　開幕式結束后，彭木根陷入了思考。“開幕式現場的情況恰好是我們常會面臨的情況，核心區域人口密集、基站資源有限，難以保證通信質量。如何解決熱點區域的無線通信問題，讓城市核心商圈、體育場館等區域的無線高容量上網不再是奢望？”彭木根說。

　　而后，彭木根馬上投入到熱點區域無線組網研究中。針對熱點區域無線網絡拓撲結構無定型不規則特征，他從源頭創新出發，構建了基于點泊松的協同組網性能分析模型，從理論上揭示出了熱點區域網絡容量與節點密度及分布、信道模型、功率配置等的內在尺度規律，揭示了異構協同無線組網容量增益成因關系。

　　針對熱點區域無線網絡容量低、空時動態適配性差等挑戰，彭木根提出了一整套分層異構協同和網絡自組織關鍵技術解決方案，構建了功能自適應分解的一體化協同自組織體系結構，解決了4G/5G靈巧小基站的干擾控制和移動性管理等技術難題，實現了異構無線網絡的自配置、自優化、自治愈，相關成果榮獲中國通信學會科學技術獎一等獎等榮譽。

　　同時，彭木根還積極進行科研成果轉化落地，將核心知識產權進行轉讓，基于專利轉讓和科研項目合作攻關，聯合京信通信公司等企業研發了靈巧小基站和無線網絡自組織系列產品。靈巧小基站能被安裝在體育場館等熱點區域，可以節省安裝空間，且能夠實現綠色部署和即裝即用。靈巧小基站與無線網絡自組織系列產品在國內外得到了大規模應用，巴西世界杯、索契冬奧會等體育場館也用上了該產品。

　　“不是我改變了行業，而是我有幸趕上了行業變革。”對自己所從事的工作，彭木根總是心懷熱愛，一直感激長久以來的各種幸運。