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无线通信技术正在向4G方向突破 |
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| http://cn.newmaker.com
2/5/2006 5:56:00 PM
电子系统设计
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每隔两三年就会有一家新公司出现并特别声称拥有一项根本性的新技术。通常这些声称都是广告多过实质；但有时某个想法则有改变游戏规则的潜力。
今年的竞争者是 xG Technology，是一家位于佛罗里达，拥有称为 xMax 无线数据系统技术的公司。该公司说，这项技术会胜过任何现有的无线电技术，它提供的带宽和覆盖范围实际上已大大超过了3G、802.11x和UWB技术，而所用功率则要低得多，所造成的干扰也小得多。
迄今为止，该公司对该系统如何工作的细节一直保持沉默，但我已与xMax计划经理Chris Whiteley和xG Technology公司总裁兼首席执行官及该想法的发明人Joe Bobier深入交换过意见。
Whiteley和Bobier与我讨论了xMax背后的基本想法，并使我在某种程度上相信它确实会提供像其广告中所说的那样的性能。
xMax 的基本进展在于改进了发射器与接收器之间的链接，并且认识到回归无线基础的重要性。人人皆知的无线电技术基础之一就是：若增加发射功率，射程就会更远。
射程更远也等同于带宽更大，如果您在收听信号微弱的调频电台，您会觉得信号单调、吵杂且不尽人意。高质量的立体声信号更强，噪音很小或没有噪音。 同样，当您离开 Wi-Fi热点时，并不会立刻失去连接，您会先感到连接更慢、更不均匀。
就好像人人皆知的大多数事情一样，这是错的。说得更确切点，它掩盖了无线电的真正物理特性。通过信道可获得的数据量并不取决于功率本身：它实际上取决于信号量与噪音量之比。
通过提高功率、使天线方向性更强或扩大带宽，可以使更多的信号从信道中发射出去，这样您就可以发送更多数据。降低噪音也会增加可发送的数据量，而不必用任何方法增强信号。 Whitelely 说：“我们有九项专利，解调器是关键技术。所有无线电系统都必须有增益。所有其他技术都用蛮力，而我们用的是技巧。”
无线电工程师考虑的主要是两种噪声。第一种是热噪声，它是由电子在接收器的天线和电子元件中随意移动造成的。这就是您在拔去电视天线的插头后所看到的现象。屏幕上的每个斑点都是由一小群电子的叠合抖动造成的。系统越热，电子就移动得越快，噪声级就会越高，这就是为何无线电天文学家要将接收器浸泡在液氮和其它低温致冷剂中的原因。但一般来说，对于热噪声除了用低噪声元件进行设计外，其它您所能做的也就不多了。
第二种也是更有趣的噪声源便是你边上的每个人。每个发射器都会产生指定信号以外的噪声。规范限定噪声的泄漏量，以及离中心频率多远，但不能完全阻止它发生。结果，在城市环境中，固有噪声电平可能比热噪声高得多。这实质上限定了在给定信号功率下可传输的数据量。
xG 声明的关键在于其接收器技术，该技术会拒绝由其它发射器产生的噪声，任何看起来像普通载波的东西都会被消除，同时检测xG用以通信的脉冲子波。Whiteley 说：“我们会捕获不是采用单周期调制的信号并将其丢弃，并且我们在运行子噪声电平。”
我们不会干扰任何人，他们也不会干扰我们。信噪比是我们的优势。非单周期长的任何信号都会被清除。换句话说，信道中的大多数人为噪声不再存在。xG表示，这会给其系统带来多达49dB的优势，相当于能检测到的信号比其它系统所能检测到的信号弱好几万倍。xG不是在说这样的接收器如何工作，只是说用标准的模拟无线电技术很容易实现，而在实际测试中它能真正达到他们所制作的数学模型的水平。
假定这种优势是真的，可在许多方面使用这种优势：这意味着系统能传输不妨碍现有用户的微弱信号；每平方公里组网用的发射器可比现有技术所需的发射器少得多；手机可设置使用比以前更低的发射功率……或者能达到高得多的每瓦带宽。另外，上述所有方面都可以混合和匹配。xG说，在佛罗里达进行的无线测试中，以150mW 运行的一部900MHz发射器能产生相当于一部标准系统在50W时的性能，通过260m的天线能达到约50km的射程。
xG系统的传输端吸收了许多地方的思路。它用类似于某些类型的UWB方式将信息编码到射电能量的微小脉冲之上，但包括单独频率上的定时信号，这就使得接收器的工作更加容易。这与其它的差异是指xG将每个脉冲编码成一个位，而UWB将数十万脉冲编码成一个位，使新系统每兆赫带宽的数据密度更大。
在这种模式下，中心定时信号强到足以让常规无线电接收到，但又窄到足以适合以前用于话音或传呼信号的5或10 kHz信道。信号的数据载波要宽得多(很可能会高至数十或数百兆赫)，但低于普通无线电的固有噪音电平。
该基本原理是，一个xG传输能在一个繁忙的波段中与许多其它服务共存，而不会发生冲突。 多个xG传输通过拥有不同定时信号可分享相同的频率，这与扩展频谱系统如CDMA拥有不同扩展功能是相对应的。或者，xG系统可修改定时和数据载波中的一个或两个，以便更好地与现有系统一起工作。
新颖无线电系统发明者所面临的最大挑战之一是规则的挑战。国内和国际管理者已全面将波段分配给现有系统参与者，留给创新的空间已所剩无几。新来者必须证明他们不会引起冲突，尤其对于很宽波段的系统，这些系统要利用其他参与者在使用的大段频率。
因此在可预见的未来，xG的活动主要局限在美国境内：该公司认为，在创造性解释美国规则的情况下其系统已属合法，但正在与美国通信委员会谈判，希望得到清楚明确的批准。
Bobier指出，xMax相对UWB而言有一大优势：“UWB作为个人区域网的一个潜在问题是您不能控制发射器的密度。 您可以在一平方公里内部署数百或数千台发射器，尽管每台单个发射器的功率很低，但总体可能会与传统的系统相冲突。 我们系统的发射功率级要低得多并使用时分多址技术(TDMA)。一个用户设备只在某一时间发射，而且只需要一个基站。这意味着更容易控制和更少的噪音。”
xG表示，尽管它预期固定无线电网络会首先使用其技术，但他已惊讶地看到移动运营商和设备制造商也表现出强烈的兴趣。的确，该公司声称它是唯一认真的4G竞争者。
Joe Bobier说：“移动运营商正在期待非标准的解决方案，因为他们已感觉到在移动运营商获得高数据速率之前固定运营商就进入移动通信领域的威胁。我们告诉他们，我们有办法通过提高射程并减少所需的设备，提供更好的通信服务、节省电量和构建更低成本的网络。 目前全球还没有出现通往4G时代的其它技术。”
在该技术公开之前，你不可能说它与现实有多么的匹配，或该技术与真实的全球运行环境有多适合，因为过去已有许多有希望的竞争者折戟沉沙。但xG所作的表态至今无可挑剔，尽管其独创性接收器技术是否能赢得同样的赞誉尚需拭目以待。
作者：Rupert Goodwins
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