現(xiàn)在人們已經(jīng)對(duì)現(xiàn)代蜂窩通信連接的高速度習(xí)以為常，但在高速傳輸?shù)谋澈髤s隱藏著無(wú)數(shù)創(chuàng)新和花費(fèi)大量時(shí)間的研發(fā)工作。高通技術(shù)公司工程技術(shù)高級(jí)總監(jiān)Kiran Mukkavilli博士親身參與相關(guān)工作，也了解其中的艱辛。他提出了正交頻分復(fù)用(OFDM)無(wú)線電波形的一些基本想法，這有助于如今深受我們喜愛(ài)和依賴(lài)的高速無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸成為可能。OFDM是4G和5G的核心技術(shù)，也是現(xiàn)代無(wú)線技術(shù)最重要的領(lǐng)域之一。
Mukkavilli博士在高通工作近二十年，他的研究領(lǐng)域涵蓋3G、4G、5G和MediaFLO(高通的首個(gè)移動(dòng)廣播技術(shù))，以及地面定位技術(shù)的多個(gè)方面。他領(lǐng)導(dǎo)整個(gè)高通技術(shù)公司的定位研發(fā)工作，目前正在從事5G Advanced相關(guān)研究工作，這將為6G奠定基礎(chǔ)。
最近我們與Mukkavilli博士進(jìn)行了對(duì)話，談到他在OFDM、MediaFLO領(lǐng)域的工作，以及6G最讓他興奮的地方。
問(wèn)：在通信領(lǐng)域，我們經(jīng)常聽(tīng)到“OFDM”一詞。您能解釋一下OFDM究竟是什么嗎?
答：OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing) 表示“正交頻分復(fù)用”。其基本想法是，通過(guò)巧妙的物理學(xué)方法和精準(zhǔn)的定時(shí)，可以同時(shí)在相同通信鏈路中重疊多個(gè)不同的子載波或無(wú)線電波，并通過(guò)不相互干擾的頻率將其分開(kāi)。得益于這一革命性想法，從3G時(shí)代開(kāi)始的大規(guī)模擴(kuò)展蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)容量成為可能。OFDM成為4G和5G網(wǎng)絡(luò)高速通信的基礎(chǔ)，蜂窩基站和手機(jī)調(diào)制解調(diào)器利用經(jīng)OFDM調(diào)制的無(wú)線電波彼此通信。
問(wèn)：您能分享一下您早期的OFDM相關(guān)工作嗎?它對(duì)當(dāng)今的蜂窩通信有何影響?
答：我剛在高通開(kāi)始職業(yè)生涯時(shí)就從事了這一項(xiàng)目，當(dāng)時(shí)全世界都在關(guān)注從3G向4G過(guò)渡。曾有早期項(xiàng)目研究過(guò)OFDM，以及如何用它支持不同應(yīng)用。當(dāng)時(shí)我們正在研究如何在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)移動(dòng)廣播，也就是向一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的所有用戶進(jìn)行廣播。我們知道OFDM是可行的途徑，但有許多問(wèn)題要回答和解決。
在該項(xiàng)目中，針對(duì)在移動(dòng)無(wú)線系統(tǒng)中使用OFDM，我們開(kāi)發(fā)了一套系統(tǒng)的方法，并提供了解決多個(gè)基礎(chǔ)性挑戰(zhàn)的方案。例如，我從設(shè)計(jì)導(dǎo)頻信號(hào)入手，了解無(wú)線鏈路特性，包括信號(hào)傳播路徑的數(shù)量和每個(gè)路徑的強(qiáng)度，這被稱(chēng)為信道估計(jì)。實(shí)現(xiàn)良好且保持更新的信道估計(jì)對(duì)于在無(wú)線信道上支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)母咚俾手陵P(guān)重要，而導(dǎo)頻信號(hào)則用于估計(jì)隨時(shí)間不斷變化的無(wú)線信道。
我提出了基于周期性配置和在頻率和時(shí)間上導(dǎo)頻符號(hào)參差的導(dǎo)頻設(shè)計(jì)，這成為基于OFDM的4G和5G蜂窩通信系統(tǒng)中的基本結(jié)構(gòu)。然后，我們?cè)?G中進(jìn)一步擴(kuò)展導(dǎo)頻設(shè)計(jì)，根據(jù)用戶環(huán)境和移動(dòng)性狀況，動(dòng)態(tài)適應(yīng)導(dǎo)頻模式——例如，用戶是在人行道上慢慢行走，還是乘坐汽車(chē)或火車(chē)等高速交通工具。這絕非易事，但高通經(jīng)常攻克這樣的難關(guān)，我們齊心協(xié)力，最終成功解決問(wèn)題。
問(wèn)：MediaFLO是您在高通的早期項(xiàng)目之一。您可以向我們介紹一下這個(gè)項(xiàng)目嗎?您從中學(xué)到了哪些后來(lái)對(duì)您職業(yè)生涯有幫助的技能?
答：我在職業(yè)生涯開(kāi)始時(shí)遇到的第一個(gè)項(xiàng)目，是一個(gè)極為理想的項(xiàng)目。MediaFLO是高通全面設(shè)計(jì)并實(shí)地部署的移動(dòng)廣播技術(shù)。大約每六個(gè)月左右，隨著項(xiàng)目進(jìn)入設(shè)計(jì)、原型化、測(cè)試、對(duì)接廠商、合規(guī)等不同階段，我就會(huì)有不同的身份。這也是我首次接觸地面定位領(lǐng)域。
這個(gè)項(xiàng)目的基本想法是，我們也可以將OFDM廣播信號(hào)用作增強(qiáng)GPS定位的一種自然方式。定位增強(qiáng)的直接應(yīng)用，可以是Uber司機(jī)想在市中心找你，但GPS定位卻因高樓大廈而遇到困難。為了實(shí)現(xiàn)這一想法，有許多挑戰(zhàn)要克服，如信號(hào)干擾、定時(shí)偏差和多路徑信號(hào)衰減等。最終，我們找到了將上述全部約束條件考慮在內(nèi)的解決方案，它成為4G和5G定位的前身。這個(gè)項(xiàng)目教會(huì)了我如何把控此類(lèi)大項(xiàng)目所涉及的各方面因素，以及如何適應(yīng)各種挑戰(zhàn)。
問(wèn)：對(duì)于5G Release 18和展望6G，您對(duì)哪些用例感到最興奮?
答：對(duì)于5G Release 18.在這一階段我們開(kāi)始將一些面向6G的構(gòu)建模塊組合起來(lái)，包括面向無(wú)線的人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)(AI/ML)、子帶全雙工和無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)(passive IoT)，這令人非常興奮。我們還將研究智能表面，我們可以修改周?chē)沫h(huán)境并讓其有利于滿足我們的需要。我們可以說(shuō)，“發(fā)射機(jī)在這里，用戶/接收機(jī)在那里 — 環(huán)境應(yīng)該呈現(xiàn)何種形式，才能讓兩者之間的鏈路能夠?qū)崿F(xiàn)最佳效果?”這將是頗有吸引力的6G設(shè)計(jì)范式。
問(wèn)：您對(duì)學(xué)生或其他大有前途的發(fā)明者有何建議?
答：我的一位教授以前經(jīng)常告訴我，對(duì)項(xiàng)目盡早投入時(shí)間和精力非常重要，這樣會(huì)全面了解問(wèn)題，并確切地知道你在解決什么問(wèn)題。這在當(dāng)今工作環(huán)境中甚至更重要：每天我們遇到如此多需要解決的問(wèn)題，這很容易稀釋我們的關(guān)注重點(diǎn)。但是我們可以每次選擇一個(gè)問(wèn)題，讓問(wèn)題占據(jù)你的全部精力，再竭盡全力解決問(wèn)題。
(原標(biāo)題：對(duì)話高通發(fā)明家(十)：Kiran Mukkavilli 專(zhuān)注于解決4G和5G的基本波形問(wèn)題)
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