
美国的无线通讯公司xG technology声称该公司拥用的无线技术将比现有的3G,802.11x与Ultrawideband等等技术更先进,这让此一技术变成第四代通讯的首位侯选人。
只要每过两三年,往往就会出现个新公司,作出关于革命性新技术的超乎寻常重大声明。最后,这些声明往往都被证实是个夸大的谣言而非事实;然而,有时候一些新想法,也的确存在著让整个通讯产业彻底翻盘的潜力。
今年的目光焦点是xG Technology这家位于佛罗里达洲的公司,该公司拥有一个叫xMax的无线资料传输技术。该公司表示,这个技术的效能超越任何现存的无线技术,它可以提供大幅超越3G、802.11x与ultrawideband技术的传输速度与涵盖范围,同时使用的功率与产生的干扰却是极低。目前为止,这家公司仍不愿意仔细描述这个系统的技术细节,但ZDNea UK曾访谈了xMax技术的计划总监Chris Whiteley,以及xG Techonology的执行长,同时也是这个公司的投资者Joe Bobier。虽然至少还要三个月,这家公司才会正式向外界宣布这个技术,但Whiteley与Bobier在访谈中讨论了一些xMax技术背后基本的概念,同时也保证,这个技术实际运作时,的确会有他们所宣称的这些优点。
xMax基本的优势在于改善传送端与接收端的连线状态,要了解这个技术的改善之处,就要先讨论无线技术的基本概念。大家都了解,如果你增加传送端的功率,就可以将讯号传得更远,得到更大的通讯范围,同时也代表更大的频宽──举例来说,你听一个FM电台的微弱讯号,你听到的会是单声道,而且嘈杂令人不满意的讯号。较强的电台讯号可以让你听到立体声,杂音较小或甚至没有。一样地,如果你离Wi-Fi无线网路的基地台越来越远,也不会马上断线──你的连线速度会先渐渐的变差与不稳定。
但就像大家习以为常的其他观念一样,这个观念是有错误的。或者说,它掩饰了无线通讯真正的物理性质。一个无线通道内可以传送的资料量,并不由发射的功率来决定,事实上是由讯号与杂讯的比例所决定。讯噪比(SNR)是一个资料传输在数学定律上的绝对极限。借由提高发射功率、使用有定向性的天线或加大传输频宽,让更多讯号送过无线通道,就可以传送更多的资料。另一方面,降低杂讯也可以增加可以传送的资料量,同时也不需要用任何方式加强讯号本身。“我们有九项专利”Whitelely表示,“这个技术的关键在于系统中的解调器,所有的无线通讯系统都想要推高讯号的增益,但其他所有人都使用暴力法,只有我们选择巧妙的方式。”
无线工程师必须处心积虑处理的通道杂讯,主要可以分为两类。第一类叫做热杂讯,主要是由在天线与接收器电子元件中混乱移动的电子所造成的。这些讯号就是当你的电视没有接天线的时候所看到的:萤幕上每一个雪花般的亮点都是由一小群电子随机的晃动造成的。只要这个系统越热,就会有越多的电子晃动,而噪讯就会更高──这就是为什么无线天文学家会把无线望远镜的接收器泡在液态氮或其它的低温冷却剂里面。一般来说,除了尽可能设计低噪讯的元件之外,没什么太多的方法来处理这种热杂讯。
第二种杂讯,同时也是比较耐人寻味的,就是各种不同传输波源彼此之间造成的干扰。每个传送端除了传出的讯号以外,也难以避免地会传送一些杂讯。虽然通讯规范里有规定传送装置只能漏出多少杂讯,以及这些杂讯不能差限定的频宽太远。但就算如此,也不能阻止多个发送源同时传送时,造成的同时大量干扰。因此在城市环境中,噪讯等级(没有传输任何特定资料时的背景讯号强度)都远比热讯号来得高。也因此,这个效应大大地限制了同样的传输功率可以传送的资料量。
xG的技术关键在于,接送端使用某种可以隔绝系统外其他讯号的技术,当接收端侦测到xG使用来通讯的脉冲波包讯号,任何其他看起来像寻常载波的讯号都会被去除。“我们有办法抓出不是单周期调变的讯号然后把他滤掉,”Whiteley表示:“我们能控制杂讯的等级。这个技术不会干扰到任何其他人,其他人也不会干扰到这个系统。高SNR(讯噪比)是我们这个技术的绝对优势。”任何比载波的一个周期来得短的讯号都会被滤掉,换句话说,就是通道中大多数人为的噪讯都不复存在。xG声称这可以让他们的系统相较于其他系统,有超过49分贝的通讯优势─等于该系统可以用比其他系统弱一万倍的讯号来运作。xG这家公司并没有说明接收器实际的运作方式,但他们表示,这个接收器可以很简单地利用标准的类比射频技术来实作,而且实际的测试与数学模型所推导的结果是一致的。
假设该公司所提的这些技术优势确实存在,这个系统就会在许多方面展现不同以往的优势:它可以在不干扰到其它现存无线用户的情况下传送极微弱的讯号,所以每单位面积需要架设的基地台数量,就会比现有系统的数量低得多。而且手机可以使用较过去更低的功率来传输,同时也代表了利用同样的功率可以收送更多的资料。而且上述的这些好处是可以同时发生的。xG声称他们在佛罗里达进行的测试中,在900MHz频段运作的传送器只需使用150毫瓦的功率,就可以将讯号传送50公里远,而现有系统则需要50瓦才能达到同样效果。
xG系统的传送端使用许多来自其他技术上的概念。它采用与UWB相似的技术将资讯编码成极短的无线电波脉冲来传送,但在另外的特定频率中包含让接收端可以更容易运作的计时讯号。总之xG的技术是将一个位元加密成一个脉冲,而UWB技术则使用成百或成千个脉冲来代表一个位元,所以xG系统每个频宽的资料密度远较UWB技术来得高。
在这种模式之下,这个中央控制的计时讯号虽然够强,足以让传统的无线电接收到,但是频宽又十分狭窄,放在传统让语音或呼叫器使用的5k或10kHz小小频段中即可。至于用来传送资料的讯号则是宽得多(潜在来说几十mHz或几百mHz都有可能。)但这个讯号,在特定频段的强度却都在一般噪讯等级之下,因此不会干扰其他无线电波。这种特性代表xG的传讯可以与其他电信技术在同个频段共存。而不同的xG传输之间,则可以像CDMA一样,借由展频技术来共享频段。另外xG系统也可以调整计时或资料传送的讯号,来与现存的系统共存得更好。
法规限制这个障碍,是这个新颖无线技术的支持者所担心的重大问题之一。可以理解的是,不管是美国国内与国际的管理机构,都把无线电频段分段授权给现有的系统业者-因此无法让革新的技术有太大的挥洒空间。新进的业者必须要向政府保证,不会对现有技术造成干扰-尤其是使用了横跨许许多多已授权频宽的超宽频技术。也因此,到目前为止xG还无法大张旗鼓有所做为。该公司认为,只要将美国的现有法规用较不一样的方法来解读,他们其实早已合法。但目前他们还在与FCC(美国联邦通讯委员会)商谈,希望得到正式的认可。同时Bobier表示,xMAX技术比起UWB还有有另外一项优势:“个人网路UWB有一个潜在的问题,就是你无法控制传输密度。你可能会在一个区域里有几百或几千个传送装置,就算每个装置的传输功率很小,加起来还是可能影响现有的传统窄频网路。而我们的系统不但使用更低的传送功率,更采用使用者分时存取的方式(TDMA)。在一个时段内只有一个使用者装置与一个基地台在传送。讯号更加的节制,也更不会造成干扰。”
xG表示,虽然预期上来说,在开始时应该会以一个固定式的无线网路的形式来推出此技术,但出乎意外地,也有许多手机业者与电信业者都向他们表示了极高度的兴趣。该公司也号称是目前4G(第四代行动通讯)唯一可能的侯选。Joe Bobier曾表示:“过去固接的网路都渐渐变成无线,而无线网路则必须提升更多速度,所以必须寻找其他异于现有标准的方式。我们的系统可以增加传输距离,同时降低无线装备的需求,因而让服务内容、电池寿命与网路成本一起降低。这个地球上目前还找不到其他的技术可以如此带领电信产业走向下一代。”
这个系统将在十一月正式的对外公开,同时该公司也会宣布他们与美国电信的伙伴关系。该公司的第一个产品将在2006年年中出现。xG并不打算独力推行此技术-它将先建立一个展示环境,然后再与合作伙伴一起利用此一技术的实体层,与其他现有的高层通讯协定进行整合。在正式对外公开之前,我们尚无法知道该公司所声称的此一系统是否符合两个条件:就是它的真实性是否足够,以及它是否可以适用在现实的条件环境之下。这两个条件已经让许多先前大作文章的技术消声匿迹。xG的革命性接收端技术在公布之后,是否消除大家对这个技术的疑惑,仍有待观察。
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