深入了解在蜂窩通信中發揮核心作用的三項高通技術

Lorenzo Casaccia， Qualcomm歐洲公司技術標準與知識產權副總裁

在之前的文章中，我曾用樹做比喻，說明高通是全球5G技術創新的領軍企業。我解釋了蜂窩通信領域的不同技術如何發揮不同的作用，并具有不同的重要性，這與大樹的不同部分相類似。一些基礎性的想法在基礎層面確保了蜂窩通信得以實現，就像樹干一樣支撐了整個通信系統。其他一些想法宛如樹枝，助力蜂窩通信技術向不同應用和最終用例擴展。還有一部分想法聚焦改進和優化，這很像樹葉——小且眾多，就其個體而言不如樹干和樹枝重要。高通是全球蜂窩通信技術研發和發明的領軍企業，因為我們專注于5G之樹的樹干和樹枝，即實現蜂窩通信的最基本想法、理念和突破性技術。

在本文中，我想更深入地探討這些基礎發明中的幾個關鍵例子，以此說明高通的蜂窩技術領導力：其中一項新發明構成了5G的基礎，另一項發明在LTE中出現并在5G中得到演進，最后一項發明正將5G擴展到最前沿的全新垂直行業。

第一個例子：

先進信道編碼——高效地傳輸數據

在無線通信中，不可能僅僅通過無線電波發送原始數據并期望它以發送時的狀態到達目標用戶。無線信號可能隨著距離衰減、被遮擋或因干擾或噪聲而產生混亂，這意味著在傳輸過程中會丟失一些數據。為了解決這個問題，當通過無線電波發送數據時，會向數據中額外加入信息，以便恢復丟失的信息。這稱之為“信道編碼”：在傳輸過程中增加額外信息，確保接收器可以檢測和糾正錯誤，從而讓用戶收到所有數據。生成和傳輸數據越快，也就需要越快地加入額外信息，這樣編碼和解碼消耗的功率就越多。5G具有超快數據傳輸速度，顯然已有的4G編碼方案（稱為“Turbo編碼”）無法進一步降低功耗。

預見到上述基本需求，高通在5G商用前十多年開始研究先進LDPC（低密度奇偶校驗）信道編碼技術。廣義而言，自二十世紀六十年代最初發明以來，LDPC碼已經存在數十年了。對于5G，我們從頭開始設計，將LDPC和混合自動重傳請求（ARQ，蜂窩通信工作原理的基礎環節）相結合，這樣可以支持向高達數十Gbps的數據傳輸速度擴展，同時將功耗最小化。

我們在定義5G正式標準的全球協作組織3GPP 宣傳、演示和推動該想法。新的5G數據信道編碼方案曾有多個競爭性備選方案，但最終高通的LDPC設計入選最佳方案。目前，5G中所有數據都在使用高通的先進LDPC創新，這使得5G的超高數據速率成為可能，同時還控制了功耗，從而縮減了電池大小。

第二個例子：

免許可頻譜——擴展蜂窩通信“不動產”

頻譜是很稀缺的自然資源，堪稱無線通信的“不動產”。頻譜由政府監管機構管理，通常對不同頻譜頻段進行拍賣，或者許可給各家電信運營商使用，這成為這些運營商網絡運行的基礎。在美國最近的一次拍賣中，3 GHz空間的一小段頻譜競價超過800億美元。

不過，一些頻譜通常一直沒有被許可（比如未分配給任何運營商），而是以免許可的方式被用于其他應用（例如Wi-Fi網絡）。傳統上，這些免許可頻譜被認為無法用于蜂窩網絡，但數年前高通開始探索利用免許可頻譜滿足日益增長的LTE帶寬需求，與此同時仍然可靠地與Wi-Fi用途共享這些頻譜。2013年12月，我們針對LTE引入了上述想法，而在此五年之前，高通就已經開始了相關研究。我們在愿景、研究、教育、標準化和商用工作中發揮了引領作用，消除了生態系統中許多公司的懷疑態度。漸漸地，我們成功地論證了這個想法不僅奏效，而且顯著地改進了LTE。

得益于高通技術公司的研發愿景和領導力，該技術被證明是成功的，以“許可輔助接入”(LAA，License-Assisted Access）這一名稱被納入LTE標準Release 13。LAA為千兆級LTE提供了支撐，開啟了全新的容量、速度和部署能力。目前，LAA在大量終端中被廣泛使用，包括諸多大受歡迎的Android手機和目前全部iPhone機型。

此后，我們持續改進免許可頻譜的使用，并在5G中加以演進，在5G中這項技術被稱為“NR-U”。高通在5G NR-U領域的發明有助于緩解頻譜約束，增強部署和速度，賦能基于免許可頻譜的5G企業專網，后者可以為部署工業物聯網提供支撐。

第三個例子：

衛星通信——將5G擴展到新高度

衛星通信網絡已經存在數十年了，但傳統上一直使用專有技術和專用設備。這導致衛星通信規模有限并且服務昂貴，在大眾市場使用場景中遙不可及。

從二十世紀九十年代初開始，高通長期研究衛星通信。進入5G時代，衛星通信界被充滿活力的5G生態系統吸引，在3GPP中啟動了一些相關項目，最初是將公共安全應用、固定無線接入和窄帶物聯網連接作為早期目標。在高通，我們很早就認識到，智能手機有可能將衛星通信作為5G中的核心特性加以充分利用，這遠遠早于業界最近對相關領域的關注。我們推動該項目的核心部分進入智能手機，這一領域蘊含著最廣闊的機遇，但也最為復雜，因為手機的小巧外形不允許使用大天線。高通技術公司在3GPP最新的5G Release 17標準中引領了衛星通信功能的研發，并將在5G Advanced中繼續面向最終用戶終端和物聯網推動衛星通信技術發展。

為智能手機和物聯網平臺帶來5G衛星通信（也稱為“非地面網絡”，NTN），將賦能真正完整的全球覆蓋。衛星通信正在從 SMS應急短信功能（比如最近推出的Snapdragon Satellite）向提供真正的衛星移動寬帶擴展。通過這種擴展，5G有可能連接極端地域和偏遠地區，支持面向遠程物聯網終端的網絡，并在發生自然災害等重大地面故障時提供備用支持。

持續發明創新

目前蜂窩通信技術已經成為我們生活、經濟和社會中的一個重要方面。三十多年來，高通公司通過全球領先的研發、測試、創新、標準領導力和商用工作持續推動移動技術發展，從早期2G和3G，到擴展移動寬帶功能的4G，再到具有實現超快速度和智能網聯邊緣的5G，乃至目前的5G Advanced和未來通信。我們的想法構成了移動通信之樹的樹干和樹枝，整個通信系統以此為基礎，這讓高通成為蜂窩技術領域不可或缺的研發領軍企業。賦能全球連接的下一代技術進步，高通永遠值得信賴。