移动通信的主要挑战及6G的研究方向

【摘  要】当前，6G的驱动力并不明确，想断言6G的突破点及标志性技术尚为困难。然而，新一代系统的诞生通常并不会完全产生于真空，许多方向是基于老一代所发现问题的逐步演进。本文希望通过观察行业与技术的走向及存在的主要问题，探索新一代6G系统演进急需解决的问题。并由此来帮助提示通向6G之路的前期方向，使得我们能立即开展6G的初期科研，并争取时间来不断探索6G新的不可预测的突破性技术。

【关键词】6G;移动通信研究方向;卫星通信;毫米波;5G演进趋势

0   引言

在贝尔实验室提出移动通信的频率复用概念的时候，科学家们万万没想到，他们简单的蜂窝结构和频率复用的小小发明，会创造出一个能占比5%的GDP的工业庞然大物[1]。区区50年，移动行业经历了从1G到5G突飞猛进的演进，并正在迈向6G[2-5]。

对于6G，许多文章都描绘出了其愿景及候选的技术。比如6G的指标就包括：

（1）达1 Tb/s的速率;

（2）小于1 ms秒的延迟;

（3）高频及近1 THz的大带宽技术;

（4）多倍的频谱效率;

（5）高能效物联网技术;

（6）天地一体化的全球网络;

（7）具有AI能力及虚化技术的适应各种事件及场景的随愿网络。

尽管多数6G的愿景非常美好并振奋人心，但许多文章在具体探讨中，其方案往往在描绘完美的理想而不计实际，追求时髦新颖的技术而不解决核心的问题和矛盾。这一点，在许多探讨通信与AI结合的智能化的设计中，尤其展现得淋漓尽致。由于AI在别的领域的巨大成功，许多研究者目前都随波逐流地认为AI在6G也能获得相似的核心地位。然而，虽然AI是6G科研的一个重要且有潜力的方向，由于已知AI算法在无线领域的局限性，其在6G的发展是否能获得目前所宣传的核心地位，能产生多大的经济效益，现在实际上完全是未知数。在适用于无线通信领域的新的算法完全还没有眉目的情况下，把其宣传成6G发展的核心技术显然是极不严谨的。

本文想通过回顾5G取得的进展，剖析行业及6G急需解决的主要问题和短板。在追求系统价值明显提升的前提下，寻找6G研发初期的设计和演进方向，使我们能在探索6G突破技术的同时，沿着更有商业价值的方向稳步推进6G的科研。

1   5G的进展及短板

由于近年技术上的改进[6-9]，5G的频谱效率增加了3倍，速率增加了10倍，传输时延也明显减少。尽管如此，5G突飞猛进的技术发展与之前的换代历史一样，并不意味着会给运营商的每用户平均收入（ARPU）带来实质性的增加。为了摆脱ARPU饱和的魔咒，5G的设计第一次在支持传统无线宽带eMBB的应用的同时，还刻意开拓了新的技术和方向，即支持高可靠低时延的工业应用URLLC，以及万物互联的物联网应用mMTC。

虽然5G的三大应用设计理念非常动听，但现实却颇为骨感。目前对于移动通信领域的应用，运营商大都采用100 MHz频宽的TDD双工模式。TDD系统的一个独到的特性是上传和下载的双向信道的对称性，有利于5G大规模天线MIMO关键技术的实施。不幸的是，这个优点也使得TDD在传输时延上付出了代价。

具体说来，TDD时分双向系统就像是单轨火车，把时间分成两段。上传时不能下载，下载时不能上传。且上传和下载的切换之间需要一小段防护时隙。从而减少了时段的利用效率。目前，电信和联通选择了2.5 ms双周期的方式，较好地平衡了时隙利用率和单向等待时延的矛盾。然而，由此导致的2 ms的单向等待时延使得其5G系统无法满足国际电联ITU的单向传输小于1 ms的低时延工业应用要求。为了5G系统能支持URLLC的高可靠低时延工业应用，目前中国电信倾向于采用上下行并发的FDD的5G系统来完成。这导致运营商需要部署额外的硬件系统以支持不同的应用。

至于万物互联的mMTC应用，由于目前无线物联网应用还处于初级阶段，窄带LTE的收入十分有限，5G国际标准在R15之后的两个更新版本内都还没有提出新的设计。 国际标准组织3GPP建议用户沿用4G的窄带LTE系统。待4G无线物联网有较好的发展，3GPP再酌情根据需要改善4G的窄带LTE系统，并将其改名为5G无线物联网系统。

由此可见，媒体炒作的5G和三大应用，虽然是由一个5G国际标准完成，却需要三个独立的硬件系统来支撑：即支持超宽带eMBB的TDD系统， 支持高可靠低时延URLLC工业应用的FDD系统及支持万物互联mMTC无线物联网的4G窄带LTE系统。对于ARPU饱和的移动通信行业来说，这三个硬件系统的5G部署方案足以让运营商们在财务上捉襟见肘。

除了5G初期投资多重硬件系统的CAPEX压力，5G运营成本OPEX的压力也显著增加。具体来说，4G-LTE系统运营在20+20 MHz带宽，典型的基站发射30+30 W。对于5G基站，为了保证100 MHz大带宽下功率密度与4G-LTE一致，以保证覆盖与4G-LTE大致相同，需要将发射功率从60 W增加到200 W。结果，三倍的发射功率及64天线的超级速率优势有可能产生近三倍的电费。从目前分析来看，虽然设备厂家在绞尽脑汁开发省电改善方法，电费的明显增加对独立组网的运营商来说，还是不小的挑战。

很明显，5G的部署面临众多的短板，但这对6G的科研人员来说，却是新的机会。我们希望6G的設计方案能够较好地避开或解决以上问题。

2   6G急需解决的问题

为了本文分析的方便，我们沿续目前5G的性能指标[9]作为6G的初期指标。这些指标包括3倍的频谱效率，10倍的速率，十分之一的时延及10倍的功率效率。我们根据移动通信的最基础的商业价值，即无线接入，详细分析目前行业的趋势和短板，以提高移动接入网核心价值为导向，提出6G需要解决的问题，以指导6G的初期科研方向的选取，及开展6G的起步工作。

2.1  下一代持续向高频发展，保持连续覆盖需要技术突破

随着低端频段耗尽，下一代系统只能向高频发展。由于5G已经采用了毫米波频段，目前许多科研人员看好太赫兹频段在6G的使用。有些专家甚至称其将是6G的标志性频段。在5G的部署过程中，大家已经感觉到了毫米波在覆盖上的短板。高频技术怎么解决覆盖问题是移动通信必须解决的难题。

在5G设计初期，一些设计者已经提出了UDN的理念。既然频率越高，覆盖越小是绕不过去的物理特性，不如就顺应此特性，通过小基站群来解决覆盖，并同时可享受增加系统容量的优点。从目前部署计划来看，UDN的系统架构并没有被全球运营商大规模采纳。显然其主要原因是部署成本。根据Hata传播模型，在覆盖同样区域的条件下，UDN所需要的基站数呈指数增加。从目前趋势来看，无论是基站制造成本，还是系统部署成本，包括物业的价格趋势，运营商在6G时代可能还是大概率无法承受UDN所需要的基站数的增加成本。

从现有技术来看，天线技术可能仍然是下一代覆盖增强的主攻方向之一。通过更高的芯片集成度及天线技术，发射功率需要更聚集发射方向，而接收功率能随接收天线数线性增加。此外，在时域方面，更好地自适应地增加时间的积累也是增强覆盖不可或缺的方向之一。

除了以上基本方向，6G系统也可能延续5G采用的多频技术，系统性地通过高低频的智能组合来完成覆盖需求。在5G时代，标准已经同时定义了高低频段，即FR1和FR2频段。但高低频的混频通信的设计，还刚起步，有较大完善的空间。在6G时代，多频技术必将有更好的发展。也期待6G的科研能在高频覆盖上有新的突破。

至于太赫兹频段的潜力，其是否会被6G采纳至少需要满足两个条件。其一，其高频技术能否在10年内解决昂贵的器件成本问题，使之有商业的可能。其二，能否找到适合其部署的商业动力。对于5G来说，毫米波采纳的主要动力是Verizon的无线固定电视的应用。如果找不到确切的太赫兹的应用场景，在这短短6G标准制定的十年内，6G更可能继续完善其毫米波频段的应用。太赫兹的应用大概率将在6G之后。

2.2 频宽不断增加，注入的功率需大幅度提高效率

众所周知，全双工在5G设计初期非常火热，但终究由于技术成熟度不够及实际的增益有限，而没能成功。在6G时期是否有希望，还需拭目以待。FDD要求成对的带宽，因此在高频比TDD需要的单独带宽更难获得，因此，6G标准可能还会同时定义FDD与TDD两种模式，以适应各国不同频谱条件的部署。从5G开始，系统频段也开始在低高频同时定义。低频一般被作为锚点频段，用于移动通信，而高频作为随从频段，被附属于锚点频段或用于特殊场景，如无线固定电视业务场景。

当我们系统地观察锚点频率的演进，我们看到，2G-GSM的频宽是 2×200 kHz，3G-UMTS是2×5 MHz， 4G-LTE 是2×20 MHz，而5G是 100 MHz，如图1所示。很明显，每代增加的幅度都非常一致。這是因为频宽的增加并不是随意的，而与新一代系统的10倍速率目标，系统覆盖要求及芯片技术的发展有密切的关联。

从图1可以看到，根据历代带宽的增加趋势，6G的锚点频段的频宽有可能从目前的100 MHz增加到300 MHz。如果6G能在高频获得很大的频宽，最可能的设计思路是将其按300兆的带宽分成几份，由CA载波聚合或其他聚合技术来解决，以方便系统灵活度，模块化，并减少系统对芯片密度的压力。目前的非锚点FR2频段在5G的最大频宽已经定义成400兆。但由于灵活性等方方面面的考虑，即使是FR2，其基本处理频段还是多为100兆。

从图2可以看到，功率效率存在着明显的瓶颈（见功率效率区间）。无论将来有怎么样的技术突破，图2告诉我们，每比特所需的最小功率，由以上香农曲线限定，不可能再小了。随着比特率的增加，所需的最小接收功率成正比增长。这种情形，有点像我们的公路系统。频宽的增加相当于车道的增加。而运载量的增加需要在增加车道的同时，增加实际在车道里跑的车辆。这种功率线性增加的要求无疑对6G及未来无线通信的发展，产生了较大的困难。

在手机端，由于电池技术的突破发展缓慢，手机发射功率一直受限，无限制的成倍增长无法实现。在基站端，虽然发射功率不受电池限制，但发射功率的成倍增加带来的电费的运营成本的矛盾，在5G时代已经非常突出了。再继续成倍增加，显然不是明智的选项。

根据已知的分析，信道编码与信号调制领域的突破空间可能已经不大。对于6G的功率效率的提高，可能还将落在天线的技术领域。目前，无论接收机在哪里，手机的发射功率被均匀地分散在360度的方向，而基站的发射功率也被分散在较宽的角度里。很显然，通过波束赋形，将发射功率继续聚集在接收方向是下一代通信科研的必经之路。

除了聚焦发射功率，在接收机方面也需加大接收功率的能力及处理力度。结合天线接收技术，我们需要更好的处理算法。此外，多跳技术和接力技术在过去几代至5G都没有成功。是否有更好的突破使得其能在6G崭露头角，我们拭目以待。

2.3  传输成本与个性化服务的矛盾的突破

自从3G聚焦数据传输开始，每次换代都是以减少每比特传输成本为压倒一切的主要目标。在终端方面，减少成本的主要方法是通过提供统一的标准服务，并不断地增加标准终端的销量，以维持和发展全球产业链。在系统设计方面，减少成本的主要方法是加大管道，在控制系统成本的条件下，成倍地增加比特的容量，使得每比特的成本随系统容量的增加而减少。因此，除了语音、控制等少数传输类型，绝大多数移动业务的传输都采用了无差异化处理的尽力而为的传输方式。这种无差异化的统一传输处理节省了设备成本，壮大了全球产业链，但也使移动通信产业不断地沦为单纯的管道，导致用户的每月收入ARPU停滞不前。

从3G时代开始，制造商在提供分类的质量服务方面做了大量的尝试，但大都以失败告终。到了5G时代，垂直行业的特殊需求导致了网络切片功能的引入。但基于历史的教训，目前5G网络切片功能仅局限于核心网部分的局部计算、存储及路由功能。切片的设计理念并未落地到无线接入网中。5G无线接入网在服务质量方面的设计仍然大致沿用了4G的QoS体制和方法。因此，核心网的切片功能在垂直行业的作用如何，实际上面临不确定前景。此外，虽然固移网络融合已经讲了几十年，目前的5G网络切片也未完全落实到局域网和承载网中。5G网络的端到端的服务质量仍然属于尽力而为的范畴。

目前，互联网业务的个性化服务趋势已经相当明显。大数据和AI的发展进一步刺激和加速了个性化服务的进程。单纯地减少成本，提供统一化的无线通信服务，已经无法与日益个性化服务的互联网业务相辅相成。基于个性化服务没被5G的无线接入网采纳的事实，在6G时代，个性化服务是否是6G设计不可逾越的目的之一，值得深思。因此，怎么在保持低成本及全球产业链的条件下，实施个性化的传输服务将是6G科研的一个巨大的挑战。

2.4  6G需解决物联网的覆盖，成本及低收入问题

无线物联网的万物互联是5G的三大发展方向之一。由于运营商收入的长期饱和，万物互联给了5G较大的增长预期和想象空间。然而，到目前为止，巨大的期望似乎带来的只是巨大的失望。5G的万物互联并未如期而至。细究其因，我们发现，这种结果并不是偶然的不幸，而是有其深层次的原因的。

众所周知，对于万物互联的mMTC应用的成功，有三个不可逾越的必要条件。它们是深度覆盖，廉价成本及电池寿命。根据本文前面的分析，新一代系统的运行频段不断高攀。由于信道的物理特性是频率越高，衰减越严重，这就导致了新一代的覆盖很难在控制投资规模的条件下超过老一代。如果新一代的覆盖在相当长的时期无法比肩老一代，这就很自然会导致万物互联的mMTC应用在新一代网络中很难快速实现。

在器件成本方面，电子产品的价格曲线有着惊人的相似之处。那就是新产品在产业链初期一般比较贵。在产业链成熟后逐年呈快速指数下降趋势。电子产品的这个特性就决定了老一代器件价格将远低于新一代价格。在价格为王的物联网部署中，新一代的竞争优势会变得捉襟见肘。

最后在电池寿命方面，由于高频信道衰减的缺点，及新一代系统复杂度的提高，电池寿命在新一代系统设计中，也面临着挑战。因此基于以上分析，新一代系统在任何三个必要条件上，都不占优势，因此，万物互联mMTC的应用在目前还没能看到曙光。

为此，3GPP在制定5G前期国际标准时，甚至放弃了mMTC部分的设计，而是建议沿用4G的窄带LTE为5G时代的mMTC来服务。5G的国际标准已从R15进入R17。到目前为止，仍然未看到标准组织对mMTC的技术在更新上有任何实质性的举动。

尽管mMTC的应用在其发展过程中遇到了上述困难，但其发展方向及势头及其对6G系统价值增加的重要性，还是不可忽略的。怎么在6G设计期间更好地找到突破口，解决6G的万物互联的问题，将是6G设计的不可逾越的方向和挑战。

2.5  6G能否与卫星通信融合，还有待于技术和商业的突破

对于6G来说，融合卫星通信是一个炒得比较热的话题。根据联合国的调查，约45%的世界人口居住在郊区或边远乡村。覆盖一直是移动通信的最主要的核心竞争力。将卫星通信集成入手机无疑是一个非常吸引人的举措。

然而，到5G为止，卫星都没能够集成进手机。主要障碍包括卫星成本，功率的链路衰减及卫星系统的容量问题。近年来，这些领域都有些进展。在卫星方面，发射成本现在越来越低。在空间组成几千甚至上万卫星网络的计划，已经成为商业可能。在功率的衰减方面，低轨卫星能大大减少传输时延和衰减。随着多天线技术的成熟和产业链化，信号波束赋形更加有效和完美，使得卫星容量更加接近移动行业的要求。

然而，从目前情况来看，如果在6G期间将卫星引入移动通信手机，并不是板上钉钉的事情，仍然面临极大的挑战，其困难聚焦在以下几个方面。

到目前为止，卫星服务是通过专用手机开展的。这主要因为卫星制造、发射及运营成本还超出普通消费者的预算范围，这导致其服务范围还属于小众市场，无法植入移动通信的手机。如果卫星服务想融入6G手机，其成本需大幅度降低，使得普通消费者能承受其成本及月费。目前，卫星成本还是较为昂贵，主要由于卫星的可靠度、发射费用、地面站費用及运营费用都相对较高。

与移动通信相比，卫星通信还有容量问题。目前，国内每运营商拥有百万以上的基站。在5G时代，移动通信的频谱效率已达每秒每赫兹8比特左右。每基站的平均速率容量约2.5Gb/s。对于卫星通信，其频谱效率由于与链路预算的矛盾及其功率和成本方面的限制，将会远远小于移动通信的效率。因此，由于频谱效率和卫星数量的限制，卫星通信的用户速率将局限为语音及较低速的应用。怎么在降低成本的条件下大幅度增加卫星容量，是卫星融入6G系统的当务之急。

即使以上障碍能在6G期间得以克服，卫星通信能否集成到手机终端，还取决于一个更大的鲜为人知的障碍，也就是政治谈判。对于卫星通信来说，组成一个覆盖全球太空的网络相对容易，但太空下面地面的信号频率并不属于卫星公司，而属于各国家本身。因此，卫星发射的信号必须通过谈判获得各国的牌照许可，方能到达地面，促进全球手机产业链。因此，全球卫星的覆盖成本还须包括与各国政治体系谈判以及频率牌照的花费。对于今天日益反全球化的政治气候，6G时代卫星是否能成功地集成到手机，还需要克服以上技术及商务的挑战。

2.6  6G需要多网融合的网络架构

为了突破运营商ARPU下滑的魔咒，5G在eMBB的基础上，还希望向垂直行业和万物互联方向发展。不幸的是，如前所述，此三大应用，需要三个不同的硬件接入网来完成。再加上家庭宽带的固网，每个运营商都需运营4个接入网。如果6G能在设计上就彻底解决这个问题，采用多网融合的网络架构，将对运营商的设备投资及运营成本产生极大的影响。

固移融合曾经是许多年前的热门话题，尽管经过十几年的努力，到了5G时代，在接人网端仍然是固移分离的状态。也许这个目标太难实现，现在居然都已经很少听到固移融合的讨论了。而讨论更多的是雄心更大，离现实更远的智能虚拟随愿网络！然而，随着当前的网络软件化、虚拟化及云化，也许6G时代需要至少把固移融合的口号付诸于实施。

要解决固移融合的难题，首先要了解的是移动通信的切换问题。目前移动接入网的核心网结构，是多年來为解决切换问题而优化过的架构。因此，对于移动网络的架构师来说，固移融合就是怎么把固网融入移动核心网的问题。但对固网架构师来说，由于没有切换的需求，固网的接入网的架构简单明了且低成本，低延时，并有自身的成熟商业模式。因此长期以来，两个网络由不同的科研团队，不同的国际标准组织设计。产生了大量的互不相通的协议栈。因此，在技术上，结构上及组织上融合多个网络，是运营商在6G时代的迫切期望，也是科研及标准方面的极富挑战性的方向。

2.7  6G如何解决垂直行业灵活度的需求及模组技术的成本，还拭目以待

众所周知，芯片及终端是移动通信成功的关键之一，因此，6G的成功也离不开芯片和终端上的继续突破。回顾历史（如图3），3G系统的芯片密度是由65 nm的技术支撑，4G芯片密度由28 nm支撑，5G初期芯片密度达7 nm，新一代5G芯片将采用5 nm技术。根据这个趋势，6G芯片的密度预计需要至少2 nm的芯片技术支撑。

由于2 nm技术的起步成本及复杂度，预计6G的芯片发展将更集中在极少数跨国巨头手里。芯片的发展也更依赖全球销量的维持，以及全球产业链的健康发展。

5G已经开启了向垂直行业发展的努力。由于每个垂直行业都有其特别的需求及特性，系统及终端的灵活性成为6G向垂直行业深化发展的重要因素之一。纵观历史，随着移动通信的演进和系统复杂度的增加，终端的成本增加主要是由标准化硬件再增加销量以及全球产业链来解决的。如果垂直行业的特殊需求都需靠不同的模组终端来解决，垂直行业的终端成本问题将成为制约移动通信向垂直行业发展的主要制约因素之一。怎么解决垂直行业所需的灵活度及所需的终端和模组成本，将是6G亟需技术突破的领域之一。

2.8  人工智能方向及其在6G的地位

目前，无线移动系统的功能主要是快速简洁的通道，把数字信息从一点以最低的价格传输到另一点。支撑业务的大部分的计算和智能功能都聚集在数据中心。在5G的研发和部署过程中，核心网部分引入了软件定义网络SDN以及网络功能虚拟化NFV的概念。移动边缘计算MEC也成为了热门的讨论话题。通过部署边缘计算，部分计算，存储和业务功能从数据中心下沉到网络边缘，提高了网络的传输时延，提高了网络和业务的效率。客户可以通过核心网切片功能与边缘计算结合，以满足其垂直行业的特殊需求。中国电信最近在组织上已经采取了云网融合的措施。网随云动的努力也随之展开。

6G时代，以上趋势有可能进一步深入。更多的计算、存储和业务功能不但会下沉到边缘，还会更合理地分布在整个传输链条的每一个节点。当这些资源与大数据分析及AI深度学习[12]紧密结合，无线传输网络正在向充满智慧的随愿智慧网络演变，自动理解客户的需求并为客户提供完美的个性化服务。

然而，以上愿景显然还需要许多技术方面的突破方能在6G实现。尽管目前人工智能在6G被炒得很热，其在6G究竟能占有什么样的地位，仍然取决于其算法能否在无线通信领域实现突破。不能忽略，移动网络的本质是接入网。其核心价值到目前为止仍然聚焦在基站。而基站成本也占据了移动网络的绝大部分。到目前为止，AI在移动通信领域的大部分实际可行的努力，目前都还是聚焦在提供网络的灵活度和维护上，其功能还处于十分时髦但极其边缘化的境地。因此，如果想把人工智能发展成6G的标志性的突破技术，还需科研人员在移动通信的核心价值的设备和本质能力上有所突破。

此外，由于移动接入网的核心价值在基站，怎么把人工智能，随愿网络的灵活度和传输质量的保证转化成用户的端到端的服务和保证，这是目前5G挥之不去的短板及6G时代有待改善的挑战。

3   结束语

从6G最基本的需求来看，提高其网络价值需要至少解决以下难题：

（1）高频下的覆盖问题;

（2）宽带下的功率问题;

（3）传输成本与端到端传输质量问题;

（4）物联网的覆盖和成本问题;

（5）融合卫星服务的成本和容量问题;

（6）多张接入网的融合问题;

（7）垂直行业灵活度需求与产业链的矛盾问题;

（8）传输与算力的结合及人工智能是否能在移动通信有实质性突破的问题。

由于6G将在未来的十年内到来，任何突破都需聚焦能在十年内商业化的技术，在可接受的成本范围内，极大地提高移动系统的核心价值，或开拓移动通信在新的领域的应用。实现6G愿景的技术不在于其新颖性和理想高度，而在于其是否能为6G创造性价比高、可标准化、商业化的产品和服务。

参考文献：

[1]     GSMA. The Mobile Economy[Z]. 2020.

[2]    6G Flagship University of OULU. The 1st 6G Wireless Summit[EB/OL]. （2019-03-24）[2020-04-20]. http：//www.6gsummit.com/program/the-1st-6g-wireless-summit/.

[3]   QI BI. Ten Trends in the Cellular Industry and an Outlook on 6G[J]. IEEE Communications Magazine， 2019，57（12）： 31-36.

[4]    KHALED B LETAIEF， WEI CHEN， YUANMING SHI， et al. The Roadmap to 6G： AI Empowered Wireless Networks[J]. IEEE Communications Magazine， 2019.

[5]    张平，牛凯，田辉，等. 6G移动通信技术展望[J]. 通信学报， 2019，40（1）： 141-148.

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[7]    BERROU， CLAUDE， GLAVIEUX， et al. Near Shannon limit error-correcting coding and decoding： Turbo-codes[C]//Proceedings of ICC'93 - IEEE International Conference on Communications. 1993.

[8]   G J FOSCHINI， M J GANS. On Limits of Wireless Communications in a Fading Environment when Using Multiple Antennas[J]. Wireless Personal Communications， 1998，6（3）： 311-335.

[9]    ITU-R M.2083. IMT Vision - Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2020 and beyond[Z]. 2015.

作者簡介

毕奇：中国电信首席专家，中国电信研究院专家委主席，负责5G和6G的技术演进，标准和前瞻性科研工作。曾在美国贝尔实验室工作20多年，2002年成为贝尔实验室院士，2005年获全美亚裔最佳工程师奖，2011年入选IEEE Fellow，2017年成为IEEE Fellow评审委员。历获47项美国专利，65项中国专利，2014获全球GTB通信商务创新奖，2019年获北京市留学人员创新创业特别贡献奖。