本刊记者　杜月娇

　　
　　当下，移动通信已经深刻地改变了人们的生活, 特别是第四代移动通信技术，彻底改变了人们的数字移动生活。但人们对于更高性能移动通信的追求从未停止，随着智能终端的普及和移动互联网业务的发展，让人们对于5G充满了期待和渴望。
　　
5G时代，“速度”是个关键词
　　
　　在北京交通大学9号教学楼一间稍显简陋的办公室里，我们见到了王东。他正和他的团队忙得热火朝天，在他的日程表上，科研、教学、团队会议、各种研讨会和交流……占据了他的时间。“我们正在和时间赛跑！”王东说这话时一脸疲惫却又充满难以掩饰的兴奋，“对于即将到来的5G时代，‘速度’可是个关键词！”
　　所谓5G，官方名称为移动通信系统IMT-2020，是指面向2020年移动通信发展的新一代移动通信系统，具有超高的频谱利用率和超低的功耗，在传输速率和资源利用率等方面应比4G系统提高10倍，其无线覆盖性能和用户体验也将得到显著的提高。
　　王东向记者介绍，5G不仅是下一代移动通信网络的基础设施，而且还是未来数字世界的驱动力，是当前技术的持续演进和革命性技术的创新。面对全球5G发展的浪潮，我国在国家层面也及时启动了5G研发项目以及进一步扩大与全球的交流合作的新举措，“5G推进组”的成立以及国家“863计划”——“第五代移动通信系统研究开发一期”重大项目的启动都表明，国家正全力致力于推动我国第五代移动通信技术的研究和产业化，并且战略已经开始进入落实和实施阶段。王东所在的北京交通大学正是国家“863计划”5G项目的参与单位之一，而王东的团队更是奋战在科研第一线的队伍。
　　
可重构计算——攻克5G移动通信的核心技术难关
　　
　　尽管人们对5G需求有了一定的概念，但实际上5G目前尚处于初步的研究阶段，业内专家普遍认为，5G需要更高效的技术，需要更高的频谱效率，更低的功耗，更智能的网络。这对全球移动通信界来说都是一个巨大的考验。
　　王东向记者介绍，学术界已有大量研究对5G关键技术进行了分析和预测，大规模MIMO技术是保证5G通信实现最为核心的技术。由于使用了大规模天线阵列进行复杂时空信号处理和传输，大规模MIMO通信对硬件系统的计算能力提出了苛刻的要求。从计算角度分析，实现大规模MIMO实时信号处理的关键瓶颈在于难以加速算法中普遍存在的各种复杂大型矩阵运算；目前，虽然有一些前沿性研究性工作利用大型FPGA阵列实现了大规模MIMO通信的原型计算系统，但这些系统在成本、功耗方面都远无法达到实际应用要求。
　　王东从2008年就开始从事高性能算数运算电路设计方面的研究工作，先后承担了国家自然科学基金青年基金项目、中国博士后科学基金项目和北京市自然科学基金预探索项目，开展了面向通信基带数字信号处理应用的高性能复数算数运算单元设计与实现的基础研究工作。王东和他的研究团队已经攻克了高性能复数算数运算单元设计问题，探索研究了5G基带数字信号处理的粗粒度可重构计算方法，初步分析了基带前后端信号处理计算密集型算法Kernel的复杂度、计算模式、访存特性等。这些工作让王东在可重构计算技术领域积累了一定的理论基础和大量的技术经验。
　　目前学术界普遍认为，粗粒度可重构处理器是一种兼具高灵活性、高性能和低功耗特性的处理器硬件架构。鉴于此，王东和他的团队计划采用粗粒度可重构计算技术，探索研究可满足5G大规模MIMO通信计算需求的新型硬件架构和相关核心技术。
　　王东的研究结合了可重构计算理论和软件无线电思想，以实现高性能、低功耗的大规模MIMO数字信号处理为目标，提出了一套综合性的算法计算模型分析模型、实现和硬件架构设计空间探索方法，不仅适用于大规模MIMO信号处理加速，还可以用来实现其它5G通信基带数字信号处理算法；同时，对可重构计算阵列进行了面向复数和大型矩阵运算的优化，缩减了阵列面积、降低了配置信息复杂度、提升了通信算法的执行效率。该架构还将可重构VLIW处理器和计算阵列紧密耦合在一起，通过共享寄存器和存储空间的方式降低了不同类型计算任务切换带来的控制和数据传输代价。该创新性工作是在现有技术基础上结合相关领域的最新思想扩展而来，属于跟踪性创新。
　　从王东的研究计划表上可以看到，他的研究日程已经安排到了2019年的12月份，一步一个台阶，可谓步步为营。他和他的团队对此项研究的成功充满了信心，王东坚信，他所研究的面向5G大规模MIMO信号处理的粗粒度可重构计算核心技术，是立足于前沿研究，探索高性能、高能效的无线通信处理的关键技术，具有很强的学术价值和应用意义，特别是对我国无线通信设备、核心芯片制造等优势产业的未来发展具有深远的意义。
　　
不畏艰难的“80后”科学工作者
　　
　　王东是个“80后”科学人，他的团队成员也多以“80后”为主，拥有年轻人的朝气和乐观，同时并没有沾染上同龄人的浮躁和轻狂。王东不止一次地告诫自己和同事，搞科研最重要的是专注，社会上充满了各种各样的诱惑，但是我们既然选择了科研之路，就注定要放弃一些欲望和享受。
　　从大学毕业走到今天，王东的科研经历也并非是一条顺畅的直线。在西安交通大学，他师从郑南宁院士，从研究生开始就一直在做数字媒体相关的专用集成电路及CPU相关的设计。期间公派留学美国加州大学洛杉矶分校，研究方向改为了做计算机的体系结构。这段深造经历给王东带来的收获非常之大，之前在国内的学习偏向于工程性，较少接触国际前沿的研究方向，而美国之行让他极大地开阔了眼界，呼吸到了新鲜空气。在美国这段时间里，他把集成电路和计算机体系结构两个研究方向有机地融合在一起，为日后可重构计算方法的研究打下了坚实的基础。
　　如今，在北京交通大学计算机与信息技术学院任职的王东，又担任起了物联网工程专业这个全新学科的教研室主任，身上肩负了更重的担子。他希望能够做到科研和产业的相互促进，能够早日实现“产学研用”的一条龙，能够用之于国，服务于民。
　　对于未来的科研道路，王东和他团队伙伴们的雄心壮志支撑着他们的快马扬鞭。但同时他们也深深地明白，科研是需要时间积淀的。显然，年轻的他们有足够的时间和潜力去完善自己。未来的科技时代精彩纷呈，但也竞争激烈，如果想在这条风雨兼程的路上做一位领跑者，必将要付出更多一分的努力和辛劳。
　　王东和伙伴们说，已经准备好了。
　　
专家简介 
　　王东，现任北京交通大学计算机与信息技术学院副教授，物联网工程专业教研室主任。曾留学美国加州大学洛杉矶分校，后在清华大学微电子学研究所从事博士后研究工作。近年来在高性能算数运算电路设计、可重构处理器设计、MIMO多天线通信系统、嵌入式系统与SoC设计等研究领域，承担了多项研究课题，累计在国内外学术期刊和会议上发表相关论文40余篇、申请专利10余项。