歡迎閱讀《高通的發(fā)明》系列專欄。在專欄中，我們將與一些擁有諸多發(fā)明的高通發(fā)明家一起分享他(她)們的工作，由他(她)們的發(fā)明帶來的影響以及其靈感來源。

當(dāng)今的智能手機往往涵蓋采用不同技術(shù)的多個無線傳輸過程：從2G到5G、Wi-Fi和藍牙，以及支持多個頻段的天線。優(yōu)化這些無線傳輸，需要深刻理解手機內(nèi)復(fù)雜的射頻(RF)系統(tǒng)——而這正是高通公司(Qualcomm)技術(shù)副總裁呂林大顯身手之處。她在高通Smart Transmit技術(shù)方面做出了開創(chuàng)性的工作，利用先進技術(shù)智能管理多個天線組的發(fā)射功率，從而大大擴展網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，提升上行速度并降低時延——這對于滿足人們對當(dāng)今5G終端和網(wǎng)絡(luò)的高度期待尤為重要，而這一切都是在確保終端符合監(jiān)管要求的情況下實現(xiàn)的。

最近我們采訪了呂林，談到了Smart Transmit技術(shù)背后的靈感，并了解了她作為工程團隊主要負責(zé)人，所做出的最大創(chuàng)新是什么。

Q：您大部分的工作集中在電磁干擾(EMI)和射頻(RF)傳輸方面，為什么會選擇專攻這些領(lǐng)域呢?

A：1996年，我作為無線認證工程師開始了在高通的職業(yè)生涯。我先是在商用基站部工作，后來轉(zhuǎn)到手機部從事設(shè)計工作，確保高通正在開發(fā)的商用終端符合電磁干擾/電磁兼容性(EMI/EMC)的全部認證要求。我們的團隊專注于商用產(chǎn)品。

2006年，我開始與OEM廠商合作，負責(zé)確保他們的終端產(chǎn)品符合認證要求。隨著高通擴展到了新的技術(shù)領(lǐng)域，比如面向移動終端和車輛的無線充電系統(tǒng)，這要求我們開發(fā)新的方法，來評估這些無線充電系統(tǒng)的電磁干擾和射頻暴露，因為現(xiàn)有的認證測試程序還沒有確定下來。

大約在2010年，當(dāng)5G被規(guī)劃出來時，我們發(fā)現(xiàn)了5G商用面臨的一項重大挑戰(zhàn)，即在滿足現(xiàn)有認證要求的同時，還要實現(xiàn)5G承諾的更高性能水平——然而，現(xiàn)有的射頻暴露評估流程將對5G新技術(shù)構(gòu)成障礙。傳統(tǒng)的評估流程基于幾十年前的假設(shè)，即用戶設(shè)備(User Equipment，行業(yè)術(shù)語，指手機等設(shè)備)將始終以最大功率水平進行發(fā)射?；谶@種最大功率假設(shè)的傳統(tǒng)認證流程已經(jīng)使用了30多年。然而，在大多數(shù)情況下，用戶設(shè)備的發(fā)射功率遠不及最大功率，并且在本質(zhì)上是“突發(fā)式”的——這意味著手機并非一直在發(fā)送信號。因此，這種傳統(tǒng)的評估方法過于保守。我們認識到，這將成為5G商用部署的障礙，尤其是在同一終端上使用多根天線同時進行發(fā)射的場景中更是如此。

因此，這激勵了我借助創(chuàng)新技術(shù)來開發(fā)用于射頻暴露管理的專業(yè)解決方案——所以這就是為什么我在高通專注于這個獨特的領(lǐng)域。

Q：您如何向技術(shù)專業(yè)知識有限的人解釋電磁干擾和射頻暴露的限制?

A：這很簡單，但也非易事。電磁干擾管理的存在，本質(zhì)上是為了應(yīng)對設(shè)備或終端之間的干擾。以手機為例，用戶不希望它們與電視等其他設(shè)備發(fā)生干擾。如果用戶開電視的時候，手機的通話質(zhì)量突然變差了，那么這可能是由其他電子設(shè)備和終端之間的干擾造成的。采用射頻(RF)暴露監(jiān)管限值，是為了弄清楚一臺設(shè)備可以安全地發(fā)射多少無線電能量——射頻暴露監(jiān)管限值規(guī)定了所容許的最大上行鏈路發(fā)射能量，并由此最終定義了無線終端的最佳性能。優(yōu)化射頻輸出，不僅有助于改善諸如上行吞吐量、時延和網(wǎng)絡(luò)覆蓋等功能，也能確保通話不中斷、流暢地下載視頻等。

注：電磁干擾和射頻暴露限值是全球各個市場規(guī)定的強制性要求。

Q：什么發(fā)現(xiàn)讓你在5G毫米波推出前五年就預(yù)料到了發(fā)射功率的限制問題?最終這些發(fā)現(xiàn)是如何影響5G毫米波技術(shù)的發(fā)展的?

A：傳統(tǒng)方法提出于20世紀90年代，是假設(shè)設(shè)備在100%的時間都以最大功率發(fā)射，由此便設(shè)定了一個靜態(tài)的功率上限。然而，5G是動態(tài)的。這意味著按照定義，上行鏈路的占空比可以從極小的比例上升到100%，并且工作頻率范圍可以從Sub-6 GHz一直覆蓋到毫米波。

如果我們假設(shè)一直處于最極端場景，那么由于這種通過靜態(tài)地限制上行鏈路發(fā)射功率來管理射頻暴露值的舊方法，5G網(wǎng)絡(luò)預(yù)期的性能要求將永遠無法實現(xiàn)。由此可見，我們需要突破。

在發(fā)現(xiàn)“頻段中大多數(shù)發(fā)射場景下的發(fā)射功率通常都與最大功率相差甚遠”這一現(xiàn)象后，我們意識到，按需支持高功率數(shù)據(jù)突發(fā)應(yīng)該是可行的。于是，我產(chǎn)生了一個想法——實時優(yōu)化上行鏈路性能，即：在低使用率期間保存能量并在有高功率數(shù)據(jù)流量需求時使用——例如在室內(nèi)進行視頻或照片上傳。這讓設(shè)備能夠確保其在一定時間窗口內(nèi)的平均發(fā)射功率不超過所容許的能量限值。就好比，在跑步比賽中，參賽者大部分時間都在慢跑，僅在需要時進行短時間的沖刺，但其平均速度是恒定的。這使得我們可以最大化上行鏈路的吞吐量，并釋放5G的全部潛能。

Q：您能解釋一下如何通過該技術(shù)提升上行速率并擴展網(wǎng)絡(luò)覆蓋嗎?為何如今移動設(shè)備中的天線符合射頻發(fā)射功率限值如此重要?

A：這非常重要，因為正如我先前提到的，這是一項強制性要求。如果不合規(guī)，產(chǎn)品就無法推出，所以這是第一位的。這些問題必須在所有終端上市前得到解決。這是必須的。

目前，如何通過該技術(shù)擴展網(wǎng)絡(luò)覆蓋并讓5G成為可能呢?Smart Transmit技術(shù)讓我們能夠動態(tài)地優(yōu)化無線傳輸，這樣在需要更強的上行鏈路連接時，我們能夠順利接入，而大多數(shù)時間不需要它時，我們可以在給定的時間窗口內(nèi)節(jié)省能量。這樣可以使連接更可靠，并減少掉線等。

Q：這似乎是移動技術(shù)領(lǐng)域中一個非常需要動手測試的工程環(huán)節(jié)——能告訴我們最初您是如何提出此類想法的嗎?是基于創(chuàng)新，或是遵從監(jiān)管，還是兼而有之?

A：我認為是兼而有之。工程師就是要提出解決問題的想法。就我而言，一旦有了想法，我們就需要通過開發(fā)新的測試流程和測試用例來定義認證過程。這是因為，首先，這是開發(fā)新技術(shù)所需要的。其次，任何商用終端在投放市場前都必須證明其合規(guī)性。

一旦有了我們認為可行的技術(shù)，我們必須以它為中心，確保其符合現(xiàn)有的監(jiān)管規(guī)定。為此，我們必須開發(fā)認證流程和測試用例——然后我們必須與世界各地的監(jiān)管機構(gòu)溝通，證明我們做了大量的驗證測試，并向他們展示我們的新思路切實可行。同時，我們必須與其他行業(yè)利益相關(guān)方合作，比如世界各地的標(biāo)準化組織和商用測試設(shè)備廠商，將新的測試流程和測試用例標(biāo)準化，供其他人遵循。

這樣我們有了此項發(fā)明，我們從技術(shù)開發(fā)開始，一旦完成開發(fā)，我們在符合監(jiān)管要求方面就必須全力以赴，以確保技術(shù)在全球范圍內(nèi)被接受，并通過合作伙伴實現(xiàn)商用。

Q：作為一名發(fā)明家，高通對您的工作有何支持?您如何形容高通的創(chuàng)新文化?

A：之前我談到過將發(fā)明變成現(xiàn)實，以及它為何需要多個職能團隊共同配合。就高通而言，從概念驗證到實現(xiàn)，再到被監(jiān)管部門采納，最后到商用，你都可以看到團隊合作發(fā)揮的作用。我們得到了來自公司各個方面的支持——不僅來自認證團隊，還有系統(tǒng)工程師、軟件工程師、產(chǎn)品管理、各個本地和區(qū)域團隊、客戶工程團隊、測試工程師等等所有人的支持。這是必需的，我們需要得到整個公司的支持。我認為我們的成功是團隊合作的成功。高通是一家鼓勵每個人提出新想法的公司，而且它會為這些想法提供自由的空間與支持。

Q：最后，您對其他發(fā)明者有何建議?

A：根據(jù)我的經(jīng)驗，有三條建議：樂享工作、堅持不懈和善于合作。樂享工作，自然會有積極性和創(chuàng)造力。然后，堅持不懈，有助于你提出好的想法并將其變成現(xiàn)實。最后，善于合作很重要，因為每個重大創(chuàng)新都需要多個團隊共同工作。我的團隊能取得如今的成績，離不開其他團隊的大量支持。

原文標(biāo)題：高通發(fā)明家|呂林：以突破性的Smart Transmit技術(shù)優(yōu)化5G上行速度和網(wǎng)絡(luò)覆蓋

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審核編輯：湯梓紅