5G手機(jī)如何實(shí)現(xiàn)與基站高效通信

高通發(fā)明家 | Qualcomm Inventors

張曉霞

高通公司高級(jí)技術(shù)總監(jiān)

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。

你會(huì)在智能手機(jī)上與朋友和家人通話嗎？會(huì)在超市排隊(duì)結(jié)賬時(shí)抽空瀏覽社交媒體嗎？會(huì)在乘地鐵上班時(shí)看視頻嗎？如果答案都是肯定的，那么高通技術(shù)公司的發(fā)明家張曉霞博士對(duì)此功不可沒，她所做的工作讓這些事情（以及其他眾多應(yīng)用）成為可能。

2002年在俄亥俄州立大學(xué)獲得電子工程博士學(xué)位后，張曉霞加入了高通，她主要研究3G、4G和5G系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵領(lǐng)域。目前作為高通公司高級(jí)技術(shù)總監(jiān)，張曉霞領(lǐng)導(dǎo)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)、共享/免許可頻譜和5G開放式RAN的研究項(xiàng)目。她擁有2500多項(xiàng)授權(quán)專利，是高通成果最多的發(fā)明家之一。

最近我們采訪了張博士，了解了她對(duì)高通的創(chuàng)新文化、3G/4G/5G研發(fā)工作，以及她手上的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的思考。

高通公司高級(jí)技術(shù)總監(jiān) 張曉霞

Q

您從小就想成為一位發(fā)明家嗎？如果不是這樣，是誰或哪件事啟發(fā)了您？

A

在加入高通之前，我并不知道自己想成為發(fā)明家，但這里的文化對(duì)我來說一直都是一種巨大的鼓舞。當(dāng)我開始在這里工作時(shí)，我們正處于3G研發(fā)的最后階段，并且正在向4G過渡。在那段時(shí)間里，我與馬德嘉（Durga Malladi）博士一起工作，他現(xiàn)任高通技術(shù)公司高級(jí)副總裁兼蜂窩調(diào)制解調(diào)器和基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)總經(jīng)理。他是我的領(lǐng)導(dǎo)，給了我很多的指導(dǎo)和支持；通過觀察他的做事方式，我學(xué)到了很多。這促使我練就了發(fā)現(xiàn)問題并提出解決思路的能力。

Q

您的工作重心一直圍繞手機(jī)和其他終端用于與蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信的協(xié)議，您能解釋一下其中的原理嗎？

A

現(xiàn)代無線通信涉及許多不同的終端和各種使用場景，非常復(fù)雜。我們可以通過一個(gè)宏觀的、一般性的類比，來說明終端間如何進(jìn)行通信。為了與蜂窩基站通信，你的手機(jī)首先需要發(fā)送一個(gè)所謂的調(diào)度請(qǐng)求?？梢园鸦鞠胂蟪梢晃焕蠋?，他正處于一個(gè)滿是學(xué)生的教室里，而你是正要舉手發(fā)言的學(xué)生?；韭牭侥愕恼?qǐng)求后，會(huì)告訴你可以在何時(shí)何地發(fā)送數(shù)據(jù)，以及可以持續(xù)多長時(shí)間——正如老師會(huì)基于請(qǐng)求按順序叫學(xué)生?；疽矔?huì)詢問手機(jī)信道的狀態(tài)如何——基本上是了解用戶周圍的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以及信號(hào)來回發(fā)送的清晰度——接著確認(rèn)反饋，用來詢問手機(jī)聽到和理解所發(fā)送信息的情況。

每次連接都需要這三種信號(hào)，以便優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行的所有不同會(huì)話——但總是從每臺(tái)手機(jī)單獨(dú)發(fā)送每個(gè)信號(hào)確實(shí)效率很低。因此，為了幫助解決這些復(fù)雜的通信挑戰(zhàn)，我提出了一個(gè)叫做“同時(shí)傳輸聯(lián)合編碼”的想法，即在編碼的同時(shí)發(fā)送關(guān)鍵信息，使系統(tǒng)盡可能高效地運(yùn)行。該系統(tǒng)使手機(jī)能夠連接網(wǎng)絡(luò)，快速且高效地分享人們用于視頻通話、流媒體和網(wǎng)絡(luò)瀏覽等產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，它是進(jìn)入4G和目前5G核心的真正基礎(chǔ)性技術(shù)。

Q

目前您正領(lǐng)導(dǎo)高通在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的研發(fā)項(xiàng)目。您能告訴我們此項(xiàng)工作涉及的內(nèi)容和項(xiàng)目目標(biāo)嗎？

A

現(xiàn)在，大多數(shù)行業(yè)都高度依賴有線連接，尤其在工廠等領(lǐng)域。線纜隨處可見，這使得每次需要調(diào)整、改變工廠生產(chǎn)線，或是制造新產(chǎn)品時(shí)難以進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)。我們努力讓5G連接在工業(yè)應(yīng)用中和有線連接一樣強(qiáng)大，具有超高可靠性和低時(shí)延，并在工廠車間更具靈活性和更易重新部署的額外優(yōu)勢。這是真正的前沿技術(shù)所要達(dá)到的目標(biāo)。

Q

您能談?wù)勱P(guān)于6G，您感到最興奮的是什么嗎？

A

在關(guān)于6G的初步討論中，人們正在討論的是那些已在5G中起步并且可能在6G中得到增強(qiáng)的用例。例如，想辦法利用網(wǎng)絡(luò)為用戶提供有關(guān)周圍事物的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這能夠切實(shí)幫助工廠快速確定機(jī)器或流水線的布局。許多無線研究貫穿了這樣一個(gè)核心：迭代和改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)以滿足新需求并提高性能。

Q

您在2002年博士畢業(yè)后就開始在高通工作。您認(rèn)為在這段時(shí)間里作為一名發(fā)明家的內(nèi)涵發(fā)生了哪些變化呢？

A

我覺得最大的區(qū)別是，我們所研發(fā)的技術(shù)得以應(yīng)用的領(lǐng)域發(fā)生了變化。一開始，3G和4G支持手機(jī)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。邁入5G時(shí)代，我們目睹了它如何擴(kuò)展進(jìn)入多個(gè)垂直領(lǐng)域——引入使用未許可頻譜、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)用例等。它不再僅僅涉及創(chuàng)建手機(jī)協(xié)議，現(xiàn)在人們有很多用例和問題要解決。

Q

您對(duì)其他發(fā)明者有何建議？

A

要用敏銳的目光發(fā)現(xiàn)問題并與他人討論，把問題說出來有助于理清頭緒。此外，別人的觀點(diǎn)可能幫你更全面地理解問題。最重要的是，要想成為好的發(fā)明者，你需要有好的合作團(tuán)隊(duì)。一切的核心就是解決問題——并且是團(tuán)隊(duì)合作一起解決問題。