以5G基础发明为例，更深入地探讨5G“之树”

深入了解在蜂窝通信中发挥核心作用的三项高通技术

Lorenzo Casaccia， Qualcomm欧洲公司技术标准与知识产权副总裁

在之前的文章中，我曾用树做比喻，说明高通是全球5G技术创新的领军企业。我解释了蜂窝通信领域的不同技术如何发挥不同的作用，并具有不同的重要性，这与大树的不同部分相类似。一些基础性的想法在基础层面确保了蜂窝通信得以实现，就像树干一样支撑了整个通信系统。其他一些想法宛如树枝，助力蜂窝通信技术向不同应用和最终用例扩展。还有一部分想法聚焦改进和优化，这很像树叶——小且众多，就其个体而言不如树干和树枝重要。高通是全球蜂窝通信技术研发和发明的领军企业，因为我们专注于5G之树的树干和树枝，即实现蜂窝通信的最基本想法、理念和突破性技术。

在本文中，我想更深入地探讨这些基础发明中的几个关键例子，以此说明高通的蜂窝技术领导力：其中一项新发明构成了5G的基础，另一项发明在LTE中出现并在5G中得到演进，最后一项发明正将5G扩展到最前沿的全新垂直行业。

第一个例子：

先进信道编码——高效地传输数据

在无线通信中，不可能仅仅通过无线电波发送原始数据并期望它以发送时的状态到达目标用户。无线信号可能随着距离衰减、被遮挡或因干扰或噪声而产生混乱，这意味着在传输过程中会丢失一些数据。为了解决这个问题，当通过无线电波发送数据时，会向数据中额外加入信息，以便恢复丢失的信息。这称之为“信道编码”：在传输过程中增加额外信息，确保接收器可以检测和纠正错误，从而让用户收到所有数据。生成和传输数据越快，也就需要越快地加入额外信息，这样编码和解码消耗的功率就越多。5G具有超快数据传输速度，显然已有的4G编码方案（称为“Turbo编码”）无法进一步降低功耗。

预见到上述基本需求，高通在5G商用前十多年开始研究先进LDPC（低密度奇偶校验）信道编码技术。广义而言，自二十世纪六十年代最初发明以来，LDPC码已经存在数十年了。对于5G，我们从头开始设计，将LDPC和混合自动重传请求（ARQ，蜂窝通信工作原理的基础环节）相结合，这样可以支持向高达数十Gbps的数据传输速度扩展，同时将功耗最小化。

我们在定义5G正式标准的全球协作组织3GPP 宣传、演示和推动该想法。新的5G数据信道编码方案曾有多个竞争性备选方案，但最终高通的LDPC设计入选最佳方案。目前，5G中所有数据都在使用高通的先进LDPC创新，这使得5G的超高数据速率成为可能，同时还控制了功耗，从而缩减了电池大小。

第二个例子：

免许可频谱——扩展蜂窝通信“不动产”

频谱是很稀缺的自然资源，堪称无线通信的“不动产”。频谱由政府监管机构管理，通常对不同频谱频段进行拍卖，或者许可给各家电信运营商使用，这成为这些运营商网络运行的基础。在美国最近的一次拍卖中，3 GHz空间的一小段频谱竞价超过800亿美元。

不过，一些频谱通常一直没有被许可（比如未分配给任何运营商），而是以免许可的方式被用于其他应用（例如Wi-Fi网络）。传统上，这些免许可频谱被认为无法用于蜂窝网络，但数年前高通开始探索利用免许可频谱满足日益增长的LTE带宽需求，与此同时仍然可靠地与Wi-Fi用途共享这些频谱。2013年12月，我们针对LTE引入了上述想法，而在此五年之前，高通就已经开始了相关研究。我们在愿景、研究、教育、标准化和商用工作中发挥了引领作用，消除了生态系统中许多公司的怀疑态度。渐渐地，我们成功地论证了这个想法不仅奏效，而且显著地改进了LTE。

得益于高通技术公司的研发愿景和领导力，该技术被证明是成功的，以“许可辅助接入”(LAA，License-Assisted Access）这一名称被纳入LTE标准Release 13。LAA为千兆级LTE提供了支撑，开启了全新的容量、速度和部署能力。目前，LAA在大量终端中被广泛使用，包括诸多大受欢迎的Android手机和目前全部iPhone机型。

此后，我们持续改进免许可频谱的使用，并在5G中加以演进，在5G中这项技术被称为“NR-U”。高通在5G NR-U领域的发明有助于缓解频谱约束，增强部署和速度，赋能基于免许可频谱的5G企业专网，后者可以为部署工业物联网提供支撑。

第三个例子：

卫星通信——将5G扩展到新高度

卫星通信网络已经存在数十年了，但传统上一直使用专有技术和专用设备。这导致卫星通信规模有限并且服务昂贵，在大众市场使用场景中遥不可及。

从二十世纪九十年代初开始，高通长期研究卫星通信。进入5G时代，卫星通信界被充满活力的5G生态系统吸引，在3GPP中启动了一些相关项目，最初是将公共安全应用、固定无线接入和窄带物联网连接作为早期目标。在高通，我们很早就认识到，智能手机有可能将卫星通信作为5G中的核心特性加以充分利用，这远远早于业界最近对相关领域的关注。我们推动该项目的核心部分进入智能手机，这一领域蕴含着最广阔的机遇，但也最为复杂，因为手机的小巧外形不允许使用大天线。高通技术公司在3GPP最新的5G Release 17标准中引领了卫星通信功能的研发，并将在5G Advanced中继续面向最终用户终端和物联网推动卫星通信技术发展。

为智能手机和物联网平台带来5G卫星通信（也称为“非地面网络”，NTN），将赋能真正完整的全球覆盖。卫星通信正在从 SMS应急短信功能（比如最近推出的Snapdragon Satellite）向提供真正的卫星移动宽带扩展。通过这种扩展，5G有可能连接极端地域和偏远地区，支持面向远程物联网终端的网络，并在发生自然灾害等重大地面故障时提供备用支持。

持续发明创新

目前蜂窝通信技术已经成为我们生活、经济和社会中的一个重要方面。三十多年来，高通公司通过全球领先的研发、测试、创新、标准领导力和商用工作持续推动移动技术发展，从早期2G和3G，到扩展移动宽带功能的4G，再到具有实现超快速度和智能网联边缘的5G，乃至目前的5G Advanced和未来通信。我们的想法构成了移动通信之树的树干和树枝，整个通信系统以此为基础，这让高通成为蜂窝技术领域不可或缺的研发领军企业。赋能全球连接的下一代技术进步，高通永远值得信赖。