在無(wú)線通信中，來(lái)自環(huán)境或其他信號(hào)的噪聲總是被認(rèn)為是需要克服的事情。然而，總部位于加利福尼亞州山景城（Mountain View）的Artemis Networks卻有著不同的想法。

Artemis開(kāi)發(fā)了一種系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，一組天線協(xié)同工作，用表面看起來(lái)像噪聲的東西淹沒(méi)一個(gè)區(qū)域，但實(shí)際上在接收端分解為相干信號(hào)。該公司的技術(shù)有望達(dá)到極高的光譜效率。

ARTEMIS NETWORKS

Artemis的技術(shù)稱(chēng)為pCells（personal cells的縮寫(xiě)），它依賴(lài)于無(wú)線電波的加和性。也就是說(shuō)，當(dāng)兩個(gè)信號(hào)交叉時(shí)，它們將彼此的相位、振幅和調(diào)制相加或相減。

傳統(tǒng)上，無(wú)線通信方案將這一事實(shí)視為一種滋擾。但通過(guò)在一個(gè)區(qū)域內(nèi)部署多個(gè)天線協(xié)同工作，Artemis反而會(huì)發(fā)出精心制作的噪音，這些噪音會(huì)凝聚成單個(gè)設(shè)備周?chē)膶?shí)際信號(hào)。Artemis的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Steve Perlman表示：“關(guān)鍵在于，這些精心制作的噪聲信號(hào)的總和在接收點(diǎn)加起來(lái)就是一個(gè)完全相干的信號(hào)?！?/p>

作為其正常操作的一部分，無(wú)線設(shè)備會(huì)定期發(fā)送稱(chēng)為測(cè)深參考信號(hào)（sounding reference signals，SRS）的更新，使網(wǎng)絡(luò)能夠評(píng)估連接強(qiáng)度。pCell網(wǎng)絡(luò)可以使用SRS來(lái)確定特定設(shè)備的位置，并在設(shè)備天線周?chē)纬梢粋€(gè)只有幾毫米大小的清晰接收氣泡。在4G LTE和5G網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備每5毫秒發(fā)送一次SRS，這意味著pCell網(wǎng)絡(luò)可以近實(shí)時(shí)跟蹤設(shè)備。

Artemis的技術(shù)需要足夠的計(jì)算機(jī)處理來(lái)評(píng)估設(shè)備所在的位置，構(gòu)造適當(dāng)?shù)脑肼曔M(jìn)行傳輸，以便在設(shè)備周?chē)M(jìn)行解析，并解開(kāi)接收到的噪聲，以確定設(shè)備已將哪些數(shù)據(jù)發(fā)送回網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)Perlman的說(shuō)法，目前可以用三臺(tái)服務(wù)器完成，每臺(tái)服務(wù)器都有雙64核AMD CPU。他預(yù)計(jì)，該公司將能夠在一年內(nèi)將其部署到一臺(tái)服務(wù)器上。

Perlman認(rèn)為，pCell網(wǎng)絡(luò)的兩大優(yōu)勢(shì)是均勻覆蓋和頻譜效率。在典型的網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備嘗試連接到最近的天線，如有必要，在移動(dòng)時(shí)切換到新天線。這會(huì)創(chuàng)建不穩(wěn)定的覆蓋區(qū)域，其中各個(gè)單元的邊界相互作用。有了pCell網(wǎng)絡(luò)，所有的天線都在一起工作，用所需的噪聲覆蓋整個(gè)區(qū)域。無(wú)論設(shè)備走到哪里，其pCell氣泡都會(huì)隨之移動(dòng)。

ARTEMIS NETWORKS

另一個(gè)優(yōu)勢(shì)，頻譜效率，可能更重要。雖然頻譜效率隨著每一代新無(wú)線技術(shù)的發(fā)展而不斷提高，但增長(zhǎng)速度已經(jīng)放緩。與僅使用單個(gè)天線的5G基站相比，使用4×4 MIMO天線陣列的5G基站每赫茲帶寬每秒可以發(fā)送1.7倍的比特?cái)?shù)。將其升級(jí)到16×16陣列，其天線總數(shù)是4×4陣列的4倍，并且每赫茲帶寬的頻譜效率僅為每秒比特?cái)?shù)的2.9倍。

然而，在pCell網(wǎng)絡(luò)中，與單個(gè)天線相比，16×16天線陣列每赫茲帶寬每秒可以發(fā)送43倍的比特?cái)?shù)。而且它的規(guī)模似乎超出了這個(gè)范圍。

Artemis于5月在加州圣何塞的SAP中心宣布了其首次大規(guī)模pCell安裝，該中心是一個(gè)曲棍球競(jìng)技場(chǎng)和音樂(lè)會(huì)場(chǎng)地。該網(wǎng)絡(luò)使用56根天線覆蓋13000平方米的競(jìng)技場(chǎng)。“如果我增加到112根天線，”P(pán)erlman說(shuō)，“我沒(méi)有理由相信它的頻譜效率不會(huì)比56根安裝的天線翻一番”。

該公司早在2014年就首次宣布了一個(gè)實(shí)用的pCell網(wǎng)絡(luò)。盡管柏林理工大學(xué)電氣工程教授Giuseppe Caire表示，這一宣布最初遭到了懷疑，但這（諷刺的是）部分是由于溝通失誤?！八麄儗⑦@項(xiàng)技術(shù)營(yíng)銷(xiāo)為‘我們有一種稱(chēng)為pCells的革命性想法，它與以前所做的完全不同’?！钡獵aire說(shuō)，支撐這項(xiàng)技術(shù)的理論思想現(xiàn)在更普遍地被稱(chēng)為無(wú)單元大規(guī)模MIMO（多輸入多輸出），幾十年來(lái)一直以各種形式流傳。

Caire最初對(duì)Artemis的成就表示懷疑，但在他訪問(wèn)了位于舊金山的公司后，他很快意識(shí)到它所取得的成就的重要性。Caire（現(xiàn)在是該公司的技術(shù)顧問(wèn)）將無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO方法與現(xiàn)有4G LTE和5G標(biāo)準(zhǔn)集成的能力視為Artemis的重大突破。

八年后的今天，Perlman表示，pCell網(wǎng)絡(luò)的推廣出現(xiàn)任何阻礙都不是技術(shù)造成的。相反，瓶頸總是在獲得頻譜方面，他說(shuō)。在嘗試與現(xiàn)有行業(yè)合作伙伴合作失敗后，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)于2017年建立了3.5-GHz頻段的公民寬帶無(wú)線電服務(wù)（CBRS）頻段，該公司最終決定單干。

除了運(yùn)動(dòng)場(chǎng)和SAP中心等室內(nèi)場(chǎng)地外，其他可能適合pCell網(wǎng)絡(luò)的地方還有大學(xué)校園、倉(cāng)庫(kù)和其他可能轉(zhuǎn)向本地化專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)或需要高蜂窩密度的位置。在未來(lái)，Caire看到了蜂窩技術(shù)的自然發(fā)展需求，在這種技術(shù)中，無(wú)蜂窩大規(guī)模MIMO網(wǎng)絡(luò)在密集、高流量地區(qū)提供覆蓋，而蜂窩塔等較舊的基于蜂窩的技術(shù)繼續(xù)在農(nóng)村地區(qū)提供覆蓋。

除了蜂窩網(wǎng)絡(luò)，Perlman還看到了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中pCell網(wǎng)絡(luò)的最大機(jī)遇之一。如果pCell網(wǎng)絡(luò)能夠提供統(tǒng)一且頻譜效率高的覆蓋范圍，那么它們可能將非常適用于即將推出的AR眼鏡等。

文章出處：【微信公眾號(hào)：IEEE電氣電子工程師】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

審核編輯：符乾江