在無線通信中，來自環(huán)境或其他信號的噪聲總是被認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開發(fā)了一種系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，一組天線協同工作，用表面看起來像噪聲的東西淹沒一個區(qū)域，但實際上在接收端分解為相干信號。該公司的技術有望達到極高的光譜效率。

ARTEMIS NETWORKS

Artemis的技術稱為pCells（personal cells的縮寫），它依賴于無線電波的加和性。也就是說，當兩個信號交叉時，它們將彼此的相位、振幅和調制相加或相減。

傳統(tǒng)上，無線通信方案將這一事實視為一種滋擾。但通過在一個區(qū)域內部署多個天線協同工作，Artemis反而會發(fā)出精心制作的噪音，這些噪音會凝聚成單個設備周圍的實際信號。Artemis的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Steve Perlman表示：“關鍵在于，這些精心制作的噪聲信號的總和在接收點加起來就是一個完全相干的信號。”

作為其正常操作的一部分，無線設備會定期發(fā)送稱為測深參考信號（sounding reference signals，SRS）的更新，使網絡能夠評估連接強度。pCell網絡可以使用SRS來確定特定設備的位置，并在設備天線周圍形成一個只有幾毫米大小的清晰接收氣泡。在4G LTE和5G網絡中，設備每5毫秒發(fā)送一次SRS，這意味著pCell網絡可以近實時跟蹤設備。

Artemis的技術需要足夠的計算機處理來評估設備所在的位置，構造適當的噪聲進行傳輸，以便在設備周圍進行解析，并解開接收到的噪聲，以確定設備已將哪些數據發(fā)送回網絡。根據Perlman的說法，目前可以用三臺服務器完成，每臺服務器都有雙64核AMD CPU。他預計，該公司將能夠在一年內將其部署到一臺服務器上。

Perlman認為，pCell網絡的兩大優(yōu)勢是均勻覆蓋和頻譜效率。在典型的網絡中，設備嘗試連接到最近的天線，如有必要，在移動時切換到新天線。這會創(chuàng)建不穩(wěn)定的覆蓋區(qū)域，其中各個單元的邊界相互作用。有了pCell網絡，所有的天線都在一起工作，用所需的噪聲覆蓋整個區(qū)域。無論設備走到哪里，其pCell氣泡都會隨之移動。

ARTEMIS NETWORKS

另一個優(yōu)勢，頻譜效率，可能更重要。雖然頻譜效率隨著每一代新無線技術的發(fā)展而不斷提高，但增長速度已經放緩。與僅使用單個天線的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倍的比特數。將其升級到16×16陣列，其天線總數是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數的2.9倍。

然而，在pCell網絡中，與單個天線相比，16×16天線陣列每赫茲帶寬每秒可以發(fā)送43倍的比特數。而且它的規(guī)模似乎超出了這個范圍。

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，該中心是一個曲棍球競技場和音樂會場地。該網絡使用56根天線覆蓋13000平方米的競技場。“如果我增加到112根天線，”Perlman說，“我沒有理由相信它的頻譜效率不會比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實用的pCell網絡。盡管柏林理工大學電氣工程教授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。“他們將這項技術營銷為‘我們有一種稱為pCells的革命性想法，它與以前所做的完全不同’。”但Caire說，支撐這項技術的理論思想現在更普遍地被稱為無單元大規(guī)模MIMO（多輸入多輸出），幾十年來一直以各種形式流傳。

Caire最初對Artemis的成就表示懷疑，但在他訪問了位于舊金山的公司后，他很快意識到它所取得的成就的重要性。Caire（現在是該公司的技術顧問）將無蜂窩大規(guī)模MIMO方法與現有4G LTE和5G標準集成的能力視為Artemis的重大突破。

八年后的今天，Perlman表示，pCell網絡的推廣出現任何阻礙都不是技術造成的。相反，瓶頸總是在獲得頻譜方面，他說。在嘗試與現有行業(yè)合作伙伴合作失敗后，美國聯邦通信委員會于2017年建立了3.5-GHz頻段的公民寬帶無線電服務（CBRS）頻段，該公司最終決定單干。

除了運動場和SAP中心等室內場地外，其他可能適合pCell網絡的地方還有大學校園、倉庫和其他可能轉向本地化專用網絡或需要高蜂窩密度的位置。在未來，Caire看到了蜂窩技術的自然發(fā)展需求，在這種技術中，無蜂窩大規(guī)模MIMO網絡在密集、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繼續(xù)在農村地區(qū)提供覆蓋。

除了蜂窩網絡，Perlman還看到了增強現實中pCell網絡的最大機遇之一。如果pCell網絡能夠提供統(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。

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審核編輯：符乾江