蘋(píng)果全新無(wú)線(xiàn)傳輸使頻譜利用率提高10倍

美國(guó)加州Rearden Companies CEO Steve Perlman日前發(fā)表了一份白皮書(shū)，描述了一種頻譜利用率可較現(xiàn)有蜂窩式系統(tǒng)高出十倍的無(wú)線(xiàn)技術(shù)。Steve Perlman是一位連續(xù)創(chuàng)立幾家新公司的企業(yè)家，同時(shí)也是DIDO技術(shù)的發(fā)明者之一。

　　這種數(shù)字輸入、分散式輸出（DIDO）的方法可以從根本上擴(kuò)展范圍，同時(shí)也能降低無(wú)線(xiàn)信號(hào)的功耗以及硅晶復(fù)雜度，但是，“我們目前可說(shuō)才剛剛觸及了這項(xiàng)技術(shù)無(wú)窮潛力的表層而已，”Steve Perlman表示。

　　“我們認(rèn)為不只在通訊領(lǐng)域有著更多的應(yīng)用，同時(shí)，以我們這種無(wú)線(xiàn)信號(hào)所具有的卓越控制與性能，相信也能為其他領(lǐng)域帶來(lái)廣泛的應(yīng)用，如醫(yī)學(xué)、成像、制造與替代能源，”他表示。

　　這項(xiàng)技術(shù)使用一個(gè)數(shù)據(jù)中心作為所有無(wú)線(xiàn)通訊的中介。這些服務(wù)器顯然可針對(duì)每一個(gè)無(wú)線(xiàn)客戶(hù)端的特定數(shù)據(jù)要求進(jìn)行波形運(yùn)算。

　　每個(gè)客戶(hù)端接收到一個(gè)只提供用戶(hù)數(shù)據(jù)的特定波形。DIDO通過(guò)為每個(gè)用戶(hù)合成一個(gè)專(zhuān)用通道以實(shí)現(xiàn)這一功能，而這也就是為什么不管有多少用戶(hù)共享此一頻譜時(shí)，每個(gè)用戶(hù)一樣能得到100%的頻譜數(shù)據(jù)傳輸率，Perlman說(shuō)。

　　圖：無(wú)論有多少用戶(hù)共享頻譜，通過(guò)DIDO技術(shù)提供數(shù)據(jù)中心分別進(jìn)行波形運(yùn)算，每個(gè)用戶(hù)都擁專(zhuān)用通道以實(shí)現(xiàn)100%的數(shù)據(jù)傳輸率。

　　Rearden公司在德州奧斯汀附近的一個(gè)基站采用十項(xiàng)無(wú)線(xiàn)技術(shù)來(lái)測(cè)試這種新技術(shù)，每項(xiàng)無(wú)線(xiàn)技術(shù)都使用特定頻段下可用的全速數(shù)據(jù)率。

　“我們知道這項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)較現(xiàn)有蜂窩式系統(tǒng)更高一百倍的效能，而我們也樂(lè)見(jiàn)不久的將來(lái)可達(dá)到更高一千倍的能力，”Perlman在最近于美國(guó)哥倫比亞大學(xué)（Columbia University）首次公開(kāi)介紹DIDO時(shí)表示。“我們不知道這項(xiàng)技術(shù)有什么上限，因?yàn)檫@完全是有關(guān)綠色領(lǐng)域”的研究，他補(bǔ)充說(shuō)。

　　相較于蜂窩式系統(tǒng)，采用DIDO技術(shù)的平均功耗僅有其十分之一，而且在許多情況下，它還只有百分之一的功耗，帕爾曼說(shuō)：

　　在全面部署DIDO系統(tǒng)后，天線(xiàn)設(shè)置會(huì)比采用蜂窩式系統(tǒng)時(shí)更貼近用戶(hù)。例如，許多用戶(hù)可能都位于系統(tǒng)邊緣，他解釋道。此外，在沒(méi)有用戶(hù)的地方，DIDO也不會(huì)大量耗電，因而能盡量減少RF能量的浪費(fèi)，他補(bǔ)充說(shuō)。

　　以硅晶復(fù)雜度的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，Perlman 指出，DIDO接入點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)信號(hào)就像一款模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）或放大器一樣簡(jiǎn)單。全部都采用波形數(shù)字化后傳送，或接收后再以數(shù)字化波形的方式來(lái)完成，完全不需要經(jīng)過(guò)處理，他強(qiáng)調(diào)。

　　但DIDO用戶(hù)收音機(jī)會(huì)稍加復(fù)雜一點(diǎn)，因?yàn)樗且环N便攜式的收音機(jī)，但其復(fù)雜度更接近于無(wú)線(xiàn)對(duì)講機(jī)，而不至于像3G無(wú)線(xiàn)一樣復(fù)雜，Perlman說(shuō)。

　　不同以往的全新無(wú)線(xiàn)傳輸思考方式

　　Perlman已經(jīng)為此技術(shù)提出了多項(xiàng)專(zhuān)利申請(qǐng)，至今已取得至少兩項(xiàng)專(zhuān)利核發(fā)。其中一項(xiàng)應(yīng)用已在年前發(fā)布，針對(duì)發(fā)展途徑提供豐富的數(shù)學(xué)細(xì)節(jié)。

　　“這項(xiàng)專(zhuān)利展現(xiàn)它可作為一種分散式MIMO的途徑，”加州大學(xué)伯克利分校教授Jan Rabaey表示，他同時(shí)也負(fù)責(zé)該校的無(wú)線(xiàn)研究中心。“過(guò)去幾年來(lái)，我們已經(jīng)針對(duì)這一領(lǐng)域進(jìn)行了大量的研究，”他說(shuō)。

　　此外，“老實(shí)說(shuō)，這項(xiàng)專(zhuān)利并未帶來(lái)太多未知的新發(fā)現(xiàn)，”Rabaey補(bǔ)充道。“實(shí)際上，LTE-Advanced就使用了類(lèi)似的方法，”他說(shuō)。

　Rearden已經(jīng)在1MHz到1GHz的頻率范圍下進(jìn)行DIDO概念的測(cè)試。美國(guó)聯(lián)邦傳播委員會(huì)（FCC）并未核發(fā)Rearden可進(jìn)行測(cè)試作業(yè)所需的實(shí)驗(yàn)頻譜用執(zhí)照，因此，大部份的測(cè)試都是以450MHz業(yè)余無(wú)線(xiàn)電的頻段來(lái)進(jìn)行。

　　DIDO據(jù)稱(chēng)能在高信噪比（SNR），以及當(dāng)信號(hào)擴(kuò)展到超過(guò)Rearden迄今所測(cè)得的30英里等條件下達(dá)到更高的傳播速率。這一測(cè)試使用像WiFi技術(shù)一樣的接入點(diǎn)，而非相對(duì)昂貴的蜂窩無(wú)線(xiàn)電塔或基站。

　　相較于4G無(wú)線(xiàn)的40微秒（ms）以及有線(xiàn)DSL線(xiàn)路的15ms，DIDO技術(shù)還能以次微秒級(jí)的范圍提供延遲，Perlman表示，“這是一個(gè)不同以往的全新無(wú)線(xiàn)傳輸思考方式。”

　　目前還不清楚Perlman打算如何讓DIDO技術(shù)商用化。迄今為止，無(wú)論是創(chuàng)投業(yè)者和FCC官方人員都尚未采納這一技術(shù)。但Perlman表示，“我們已經(jīng)吃過(guò)很多次閉門(mén)羹了！”

　　該公司可能會(huì)試著為此技術(shù)進(jìn)行廣泛授權(quán)，讓其它人能夠?qū)⑺葡蚋鱾€(gè)不同的市場(chǎng)領(lǐng)域。對(duì)于蜂窩式系統(tǒng)而言，“我想像DIDO能以建造在不同領(lǐng)域的基礎(chǔ)上導(dǎo)入市場(chǎng)，其中可能包括手機(jī)同時(shí)兼具DIDO技術(shù)和傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)電，”Perlman說(shuō)。

　　隨著無(wú)線(xiàn)業(yè)者面臨智能手機(jī)帶來(lái)大量移動(dòng)數(shù)據(jù)需求以及頻譜資源相當(dāng)有限的窘境下，這種技術(shù)可能會(huì)是他們的一大福音。然而，它還需要業(yè)者打造新的網(wǎng)絡(luò)以及采用新的手機(jī)──而這又會(huì)是一項(xiàng)巨大的任務(wù)。

　　Perlman最為人知的是他最近的合資事業(yè)──OnLive，這是一家基于云端的游戲系統(tǒng)開(kāi)發(fā)公司。他還有一家新創(chuàng)的Mova公司，為動(dòng)畫(huà)效果首創(chuàng)一種全新的方法。此外，在蘋(píng)果公司任職期間，他曾經(jīng)協(xié)助QuickTime的開(kāi)發(fā)工作。