蘋(píng)果全新無(wú)線(xiàn)傳輸使頻譜利用率提高10倍

美國加州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有蜂窩式系統高出十倍的無(wú)線(xiàn)技術(shù)。Steve Perlman是一位連續創(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。

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

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

　　這項技術(shù)使用一個(gè)數據中心作為所有無(wú)線(xiàn)通訊的中介。這些服務(wù)器顯然可針對每一個(gè)無(wú)線(xiàn)客戶(hù)端的特定數據要求進(jìn)行波形運算。

　　每個(gè)客戶(hù)端接收到一個(gè)只提供用戶(hù)數據的特定波形。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%的頻譜數據傳輸率，Perlman說(shuō)。

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

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

　“我們知道這項技術(shù)能夠實(shí)現較現有蜂窩式系統更高一百倍的效能，而我們也樂(lè )見(jiàn)不久的將來(lái)可達到更高一千倍的能力，”Perlman在最近于美國哥倫比亞大學(xué)（Columbia University）首次公開(kāi)介紹DIDO時(shí)表示。“我們不知道這項技術(shù)有什么上限，因為這完全是有關(guān)綠色領(lǐng)域”的研究，他補充說(shuō)。

　　相較于蜂窩式系統，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系統后，天線(xiàn)設置會(huì )比采用蜂窩式系統時(shí)更貼近用戶(hù)。例如，許多用戶(hù)可能都位于系統邊緣，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，他補充說(shuō)。

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

　　但DIDO用戶(hù)收音機會(huì )稍加復雜一點(diǎn)，因為它是一種便攜式的收音機，但其復雜度更接近于無(wú)線(xiàn)對講機，而不至于像3G無(wú)線(xiàn)一樣復雜，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)提出了多項專(zhuān)利申請，至今已取得至少兩項專(zhuān)利核發(fā)。其中一項應用已在年前發(fā)布，針對發(fā)展途徑提供豐富的數學(xué)細節。

　　“這項專(zhuān)利展現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)也負責該校的無(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)，這項專(zhuān)利并未帶來(lái)太多未知的新發(fā)現，”Rabaey補充道。“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概念的測試。美國聯(lián)邦傳播委員會(huì )（FCC）并未核發(fā)Rearden可進(jìn)行測試作業(yè)所需的實(shí)驗頻譜用執照，因此，大部份的測試都是以450MHz業(yè)余無(wú)線(xiàn)電的頻段來(lái)進(jìn)行。

　　DIDO據稱(chēng)能在高信噪比（SNR），以及當信號擴展到超過(guò)Rearden迄今所測得的30英里等條件下達到更高的傳播速率。這一測試使用像WiFi技術(shù)一樣的接入點(diǎn)，而非相對昂貴的蜂窩無(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(zhù)為此技術(shù)進(jìn)行廣泛授權，讓其它人能夠將它推向各個(gè)不同的市場(chǎng)領(lǐng)域。對于蜂窩式系統而言，“我想像DIDO能以建造在不同領(lǐng)域的基礎上導入市場(chǎng)，其中可能包括手機同時(shí)兼具DIDO技術(shù)和傳統的無(wú)線(xiàn)電，”Perlman說(shuō)。

　　隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)業(yè)者面臨智能手機帶來(lái)大量移動(dòng)數據需求以及頻譜資源相當有限的窘境下，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──而這又會(huì )是一項巨大的任務(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。