主頁（http://www.130131.com）：4G的核心專利居然不在高通！你想到了么？ 從2012年10月份決定寫《通信之道》,到現(xiàn)在差不多兩年半的時間,第一版終于成稿,以此文作結(jié)。 3G霸主 1985年,在美國硅谷成立了一家叫Qualcomm(高通)的公司。 這家公司把軍用的CDMA技術(shù)用于民用通信,推出了IS-95標(biāo)準(zhǔn),成為與歐洲的GSM競爭的第二代移動通信系統(tǒng)。
在第二代的商業(yè)競爭當(dāng)中,GSM還是取得了的勝利。 但是在高通公司的創(chuàng)始人當(dāng)中有一位世界級的科學(xué)家,叫做Andrew Viterbi,就是那位Viterbi譯碼算法的發(fā)明人,IEEE Fellow,并獲得了美國最高科技獎。 在他的推動下,產(chǎn)業(yè)界相信了CDMA代表了無線通信技術(shù)的發(fā)展方向,因此第三代移動通信的三個國際標(biāo) 準(zhǔn),WCDMA, CDMA2000和TD-SCDMA都采用了CDMA技術(shù)。 高通在開發(fā)CDMA技術(shù)的時候,將大大小小的技術(shù)都申請了專利,專利的具體數(shù)字不是很清楚,一般說來是兩千項左右。 其中最核心的有兩項技術(shù),一是軟切換,二是功率控制。 CDMA并不是高通的原創(chuàng)發(fā)明, 其發(fā)明人是大美女海蒂.拉瑪,關(guān)鍵的raker接收機技術(shù)也于1970年代發(fā)明。 也就是說,在高通之前,基本的CDMA鏈路技術(shù)已經(jīng)具備,高通解決的是應(yīng)用于蜂窩通信當(dāng)中的組網(wǎng)問題。 Raker接收機, 功率控制,同頻復(fù)用,軟切換構(gòu)成了CDMA系統(tǒng)的技術(shù)框架,其中高通把軟切換專利獲得USPTO授權(quán)載入了公司發(fā)展史。 當(dāng)初除了高通之外,所有人都不看好CDMA的民用前景,所以高通壟斷了CDMA專利。 美歐對知識產(chǎn)權(quán)的保護力度非常大,當(dāng)CDMA技術(shù)成為3G的唯一技術(shù) 方向后,高通利用其專利收取了巨額的許可費用,從一家小公司發(fā)展成為行業(yè)巨頭,并取代Intel成為最大的IC公司。 業(yè)界把交給高通的專利許可費俗稱為高通稅。 這個稅對不同的廠家是不一樣的,具體多少要看雙方的專利實力的對比,以及商業(yè)和政治上的多種因素。 對于一些終端廠商,高通稅可以達到手機售價的7%, 是整機價格的7%, 而不是利潤的7%,簡直就是搶錢。 為了避開高通的專利牽制,歐洲廠家其實是蠻拼的。 本來高通已經(jīng)有了IS-95標(biāo)準(zhǔn),既然3G大家都同意采用CDMA技術(shù),3G的活交給高通干了就行了。 但如果是這樣的話就會被高通死死捏住,歐洲作為2G的老大,是絕對不能忍的。 于是歐洲國家聯(lián)合起來,又拉攏了中日韓成立了3GPP標(biāo)準(zhǔn)組織,制定3G的通信標(biāo)準(zhǔn)WCDMA,處處要跟高通搞得不一樣。
高通對3GPP是不屑的,CDMA技術(shù)的所有專利都是我的,你還能變出什么花樣來? 所以高通對3GPP的參與是消極的。 但是歐洲打著國際組織的旗號,占據(jù)了道德的制高點,一個公司和國際組織對抗是不行的。 于是高通拉了幾個美國公司成立了3GPP2,制定CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)。 3GPP2雖然也是國際組織,但其實就是高通開的,大小事都是高通說了算,開放程度遠不及3GPP,所以2。 當(dāng)然大家都很清楚了,3G還有第三股力量,就是中國的TD-SCDMA,也是在3GPP里面。 這樣就形成了WCDMA,CDMA2000和TD-SCDMA三國演義的局面,偏離了ITU提出的在3G實現(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)。 3GPP是眾人拾柴火焰高,在3G市場上占據(jù)了大部分的份額。 高通一開始全力經(jīng)營3GPP2,對3GPP并不積極,后來看到3GPP勢頭強勁,也積極參與3GPP 的活動。 主導(dǎo)WCDMA標(biāo)準(zhǔn)制定的諾基亞、愛立信,都宣稱自己擁有WCDMA百分之二三十的專利份額,而一些統(tǒng)計機構(gòu)說高通只占有百分之十左右的專利。 但實際上,無論是愛立信還是諾基亞,都是要向高通繳納專利費的。 這是為什么呢?
在國家自主創(chuàng)新戰(zhàn)略的驅(qū)動下,媒體對專利也非常感興趣,但是一說到專利就陷入了誰誰占百分之多少的語言格式。 專利是最不能用數(shù)量來衡量的東西之一。 只說有多少個專利, 就象數(shù)錢只數(shù)張數(shù)而不看面值一樣荒唐。 人民幣的面值最大100元, 最小1毛,相差1000倍。 而一個專利的價值,大可以到數(shù)億美金,而小可以為負數(shù),動態(tài)范圍比人民幣大得多。 當(dāng)然,專利的價值估計比較復(fù)雜,不象鈔票那樣印在臉上。 盡管高通在WCDMA上的專利數(shù)量沒有諾愛多,但還是要收它們的專利費。 且不討論商業(yè)模式的問題,高通掌握CDMA的核心技術(shù),這個大家都是承認的。 那么什么叫核心技術(shù)呢? 由誰來認定核心技術(shù)呢? 會有人說,核心專利不是在ETSI聲明嗎? 不是有專利評估機構(gòu)嗎?還有人會認為是中央電視臺說了算。 其實這些都被利益方操縱,都不靠譜。 談?wù)搶＠臅r候我經(jīng)常會用茶杯作例子。 一個茶杯,大概有三項核心技術(shù),可以這樣排列:1. 盛液體的容器,2. 杯座,3. 杯把。 第一項是最核心的,漏水就什么都不要說了。 茶杯要放在一個地方,所以需要一個杯座,要拿在手里,需要一個把。 后兩項也是核心,但是如果不怕麻煩,也不是非有不可。 比如說用化學(xué)燒瓶做茶杯,圓底可以找個架子放,沒有把可以拿著脖子,但是這畢竟太麻煩了。 茶杯一般還會有杯蓋,但是很多時候杯蓋砸了,平民百姓還是照用。 還會畫個畫鍍個金什么的,就更漂亮了,這些對于喝茶的功能來說就不是很重要了。 當(dāng)然,我們不是談茶杯作為奢侈品或者藝術(shù)品的功能,從藝術(shù)品的角度能不能盛水倒不是很重要。 從茶杯的例子我們大概可以體會如何判斷核心技術(shù),就是如果避開這項技術(shù)對整個系統(tǒng)的影響如何。 如果不能盛水,就變成籃子了,所以是最核心的。 如果沒座沒把,日常使用太麻煩,所以也是核心,但是重要性低了一些。 有了這三項,就完成了茶杯的基本功能。 加個蓋子也很好,沒有它也能用,重要性又降低了一點,至于其他的,是圓的還是八角的,寫什么字畫什么畫,就不是核心技術(shù)了。 現(xiàn)在有一個口號,叫做“技術(shù)專利化,專利標(biāo)準(zhǔn)化”,一是強調(diào)專利的作用,二是強調(diào)專利要寫入標(biāo)準(zhǔn)。 當(dāng)然,技術(shù)如果沒有專利,就是對人類做貢獻了,必須有專利才能在商業(yè)上獲利。 如果專利寫入了標(biāo)準(zhǔn),就成為標(biāo)準(zhǔn)必要專利,意味著只要 標(biāo)準(zhǔn)實施了,專利就會被侵權(quán),就可以主張權(quán)利了。 3GPP就是一個角斗場,各方合縱聯(lián)合,唇槍舌劍,熬夜加班,為的是將自己的專利寫進標(biāo)準(zhǔn)里面。 歐洲拋棄IS-95重新搞一個WCDMA標(biāo)準(zhǔn),是產(chǎn)業(yè)競爭 的需要,也是為了把自己的專利寫進標(biāo)準(zhǔn)。 但是高通已經(jīng)搞出了一個基于CDMA技術(shù)的通信標(biāo)準(zhǔn),并且進行了專利覆蓋,在CDMA的框架里搞是難以搞出核心專利的。 就像別人已經(jīng)做出了一個茶杯,能盛水,有座有把,連蓋和畫都有了,再搞一個也就是能寫個不同的字,畫個不同的畫,斷不可把座和把去掉的,否則就賣不出去了。 WCDMA標(biāo)準(zhǔn)本著故意不同的原則,也搞出了很多專利,但是沒有核心的,高通的核心專利軟切換和功率控制是躲不過去的,CDMA原理和raker接收機當(dāng) 然更是躲不過去,只不過專利已經(jīng)過期了。 諾愛等廠家, 雖然沒有特別核心的專利,但是標(biāo)準(zhǔn)是它們主導(dǎo)制定的,專利也有一大把,它們的宣傳口徑就是我們制定的標(biāo)準(zhǔn),專利當(dāng)然是我們多,占多少多少云云。 而高通呢, 由于掌握核心專利,天天在學(xué)術(shù)界說軟切換,功率控制如何如何重要。 因為有大師Viterbi領(lǐng)軍,而且確實能說出花樣來,學(xué)術(shù)界都相信了。 而其他廠家,心里雖然恨, 但是要在學(xué)術(shù)界混點名堂出來,也得說這幾樣,說點細枝末節(jié)的東西沒人理會。 這樣一來學(xué)術(shù)文章上撲天蓋地都是軟切換,功率控制什么的,想說人家不核心都不行。 從這里你可以看出學(xué)術(shù)界的這種公開透明的體系對技術(shù)價值評判的重要性,沒有這個,你再有理也是說不清的。 但是,從后來的發(fā)展來看,我認為3G里最重要 的技術(shù)應(yīng)該是Turbo碼和Alamouti碼。 所以, 即使在WCDMA標(biāo)準(zhǔn)上,高通也掌握了核心專利,所以能夠揮舞專利大棒到處收錢。 而這些歐洲廠家,也可以欺負一下華為中興等廠家,華為是在HSDPA階段才開始參加3GPP的標(biāo)準(zhǔn)活動的。
技 術(shù)是不斷發(fā)展的,一個通信標(biāo)準(zhǔn)要想有生命力,必須給大家指出發(fā)展前景是如何的輝煌,所以無論是3GPP還是3GPP2,都要不斷地描繪演進路線。 WCDMA按照R99, HSDPA,HSUPA的路線演進,而CDMA2000向EV-DO的方向演進。 本來大家都是按照既定計劃辦事,沒想到半路殺出個程咬金,打亂了原來的進程。 4G變局
新殺入的力量是Intel,是IT(Information Technology)界人士,就是搞計算機互聯(lián)網(wǎng)那邊的。 現(xiàn)在有一個無人不曉的東西叫做WiFi,是IT界搞出來的東西。 在Wifi取得了成功后, IT界的野心膨脹,想進一步蠶食CT(Comunication Technology)的地盤。 WiFi對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE 802.11,是無線局域網(wǎng)協(xié)議,而用于搶地盤的標(biāo)準(zhǔn)是802.16,是一個城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),說白了就是比局域網(wǎng)的覆蓋范圍大,在商業(yè)上的名稱是WiMax。 CT 這邊是CDMA一統(tǒng)天下,而Wimax卻采用了OFDM技術(shù)。 說起來OFDM也不是什么新技術(shù)了,是1960年代貝爾實驗室的Chang發(fā)明的,到1980年代建立了比較完整的鏈路技術(shù)框架,這個跟CDMA的發(fā)展歷 程有些相似,從時間上大概晚了十多年。 OFDM技術(shù)已經(jīng)在ADSL,DVB等領(lǐng)域獲得了商用,并且1998年在ITU征集3G提案的時候,也有幾個基于OFDM的提案,但是實在敵不過Viterbi老先生領(lǐng)軍的CDMA陣營,沒鬧出什么動靜就被斃掉了。 隨著CDMA技術(shù)的商用,其技術(shù)缺陷日益顯現(xiàn),這時候OFDM又殺回了無線通信領(lǐng)域。 CDMA最大的弱點就是自干擾,為了克服這個缺點,多用戶檢測(MUD)技術(shù)成了當(dāng)時的研究熱點。 TD-SCDMA最核心的技術(shù)叫聯(lián)合檢測,就是多用戶檢測技術(shù),而我所發(fā)明的頻域算法至今都是業(yè)界效率最高的可商用算法。 MUD的問題在于復(fù)雜度有點高,而且WCDMA和CDMA2000的系統(tǒng)設(shè)計對MUD的支持也比較困難,無法商業(yè)化。 但是經(jīng)過這么一番研究之后,發(fā)現(xiàn)MUD可以 使容量加倍,反過來也可以襯托CDMA的固有缺陷。 這個時候由于Wimax的攪局,OFDM進入了CT的視野,它通過循環(huán)前綴和頻域均衡等不太復(fù)雜的技術(shù),有效地消除了用戶間干擾。 也就是說, OFDM和MUD的效果是差不多的,但是復(fù)雜度小了很多。 這個時候CT界的小伙伴門明白過來了, 原來大家伙都被高通的這位Viterbi老先生給忽悠了。 Wimax使用了OFDM技術(shù),立刻使得CT的小伙伴們亞歷山大。 這時候出現(xiàn)了三股力量,一是技術(shù)上的澄清,二是高通的專利之困,三是Wimax的競爭,三股力量的合力使得3GPP在2004年底開始了LTE項目。 LTE 的英文是Long Term Evolution,就是長期演進的意思。 現(xiàn)在LTE已經(jīng)商用了,就是大家所熟知的4G,但是剛提出來的時候為什么羞羞答答地叫LTE而不是4G呢? 其實WCDMA一直在演進著,最初的版本叫Release 99,就是1999年的版本,后來的版本改變了命名規(guī)則,叫R4, R5, R6, R7, 每個版本都加入一些特性,但是CDMA的技術(shù)框架沒有變。 到了LTE,要把CDMA干掉而采用OFDM,實際上已經(jīng)不能叫演進, 而是革命了, 正確的叫法就是4G。 但是概念剛提出的時候要爭取到運營商的支持,運營商天性是守舊的,因為它已經(jīng)在3G上投入巨資,當(dāng)然不愿意被革命掉,所以玩了個文字 游戲叫長期演進。 而實施商用的時候,面對的是用戶,當(dāng)然是4G更高大上,消費者更愿意買單。 3GPP 啟動了LTE,高通掌控的3GPP2也啟動了UMB項目,算是應(yīng)景之作。 3GPP搞LTE是為了擺脫高通的牽制,高通搞UMB當(dāng)然不想把自己干掉。 高通在業(yè)內(nèi)已經(jīng)賺得了流氓的惡名,和小伙伴們越走越遠,UMB沒人支持,日漸式微。 最終高通還是明智的,把UMB停掉了。 在3G時代,高通壟斷了CDMA的核心 專利,并且IS-95標(biāo)準(zhǔn)在前,因此高通可以任性地單獨搞一個CDMA2000。 盡管如此,在產(chǎn)業(yè)上還是處于劣勢。 在4G時代,高通已經(jīng)沒有了這種優(yōu)勢, 再任性下去是死路一條。 4G的標(biāo)準(zhǔn)終于統(tǒng)一到了LTE,從這個角度看,高通是為產(chǎn)業(yè)做了貢獻。 當(dāng)然, LTE分FDD和TDD兩個模式, 但還是一個標(biāo)準(zhǔn)。
高通放棄了UMB,當(dāng)然就全力參與LTE了。 做了這么多年的CDMA,而且相當(dāng)成功,賺取了大把的銀子,肯定是很自戀的。 在這種公司當(dāng)中,一般是容不下異己的力量存在的。 典型的例子就是柯達,明明是自己發(fā)明的數(shù)碼相機,結(jié)果老是讓人家當(dāng)配角,結(jié)果被自己的發(fā)明革掉了命。 在高通是CDMA派說了算,即使有技術(shù)專家研究 OFDM也是討不到好的,因此高通在OFDM上是沒有技術(shù)積累的。 現(xiàn)在搞LTE要用OFDM,肚子餓了現(xiàn)種糧食哪來得及呢? 但是高通有大把的銀子,可以買飯來吃。 美國是一個創(chuàng)新型的國家,各種技術(shù)初創(chuàng)公司層出不窮。 有一個公司叫Flarion,就是研究用OFDM做移動通信的,它們開發(fā)的系統(tǒng)叫做Flash- OFDM,翻譯成中文可以叫做"一閃一閃的OFDM"。 高通公司相中了Flarion, 于2006年用8億美金收入囊中,當(dāng)然是沖著它的專利去的。 一時間媒體輿論大嘩,高通又壟斷了OFDM的核心專利,大家又要為高通打工了。 其實媒體并不懂技術(shù),咋就得出這個結(jié)論呢?媒體的邏輯很簡單:高通又不是傻子,如果沒有核心專利,干嘛花8億美金啊? 這種由果及因的推理方法其是是蠻不靠譜的。人家柯達幾百億地賺,你以為是傻子么?還不是照樣倒閉了。 前面已經(jīng)介紹了,OFDM并不是新技術(shù),鏈路技術(shù)框架已經(jīng)在1980年代就基本完備了。 它已經(jīng)用于ADSL和DVB,ADSL就是一個鏈路,DVB雖然需要 組網(wǎng),但是所有天線發(fā)射相同信號,本質(zhì)上也只是鏈路技術(shù)。 現(xiàn)在要用于移動通信,需要解決組網(wǎng)問題,這和高通在CDMA上需要解決的問題是相同的。 Flash-OFDM是Flarion的商標(biāo),臉面上的東西當(dāng)然就是最得意的東西,這個一閃一閃的Flash,就是Flarion解決OFDM用于移動通信的組網(wǎng)方案。 OFDM的中文名稱是正交頻分復(fù)用。 既然是頻分復(fù)用,本質(zhì)上就是FDMA了,這是第一代移動通信的多址技術(shù),大家都是清楚的。 就是因為清楚這個, FDMA的弱點也成為對OFDM的擔(dān)心。 FDMA要采用比較大的復(fù)用因子,而CDMA憑借同頻復(fù)用統(tǒng)一了3G的天下,OFDM要怎么辦呢?Flarion 提出了快跳頻的OFDM方案,現(xiàn)在歸類于干擾隨機化方案。 一個OFDM載波被劃分成了很多個很窄的子載波,有些子載波上的功率大,對相鄰小區(qū)的干擾就大;有些功率小或者沒有使用,干擾就小或者無干擾。 但是在頻率復(fù) 用的設(shè)計上要照顧到最壞的情況,就要求使用比較大的復(fù)用因子,降低了系統(tǒng)的頻譜效率。 而CDMA技術(shù)通過擾碼的隨機性使得干擾比較平均,所以實現(xiàn)了同頻復(fù)用。 受CDMA的啟發(fā),通過快速的跳頻也可以使得OFDM系統(tǒng)的干擾平均化,這樣就不必照顧最差的情況,而按照平均情況進行頻率復(fù)用方案的設(shè)計,從而實現(xiàn)同頻復(fù)用。
解決了OFDM同頻復(fù)用的問題,Flarion應(yīng)該是非常得意的,所以把這個方案作為自己的技術(shù)商標(biāo)。 高通也是看中了這個,才肯出那么高的價錢。更為關(guān)鍵的是,采用了干擾平均化的思想后,高通的軟切換技術(shù)還可以繼續(xù)在LTE當(dāng)中應(yīng)用,這可是高通的命根子。
有人可能會很奇怪,為什么這么湊巧,Flarion開發(fā)的技術(shù)這么對高通的脾氣?這是因為在3G時代高通的CDMA已經(jīng)一統(tǒng)江湖,其大殺器就是同頻復(fù)用。 Viterbi先生說,由于CDMA復(fù)用效率高,使得其頻譜效率是AMPS的20倍,這可真是把小伙伴們都嚇傻了。 還有另外一位厲害的角色叫做David Tse,是加州伯克利的教授,他繼承了信息論鼻祖Claude Shannon的衣缽,是信息論的第三代掌門。 在其名著《無線通信基礎(chǔ)》當(dāng)中,他用信息論證明了同頻復(fù)用的效率最高。 這樣,同頻復(fù)用就成了移動通信的標(biāo)桿,是沒有人敢于懷疑的。 然而同頻復(fù)用并不是專利技術(shù),高通在此基礎(chǔ)之上建立了軟切換技術(shù),成為了CDMA最基礎(chǔ)的專利。 Flarion的Flash- OFDM,也是建立在同頻復(fù)用的基礎(chǔ)上的, 所以才和高通的技術(shù)體系如此匹配。 這些故事我在2004年的時候是不知道的。 在這一年,我發(fā)明了軟頻率復(fù)用(softfrequency reuse)技術(shù)。 在這之前,我做了很長時間的TD-SCDMA的研究,我的頻域聯(lián)合檢測算法就是在這個階段提出的。 那個時候,TDS因為采用短擴頻碼而被指責(zé)無法實現(xiàn)同頻復(fù)用。 而我已經(jīng)相信,由于采用了聯(lián)合檢測技術(shù),TDS應(yīng)該采用復(fù)用因子3而不是同頻復(fù)用,原因是聯(lián)合檢測消除了小區(qū)內(nèi)部干擾,鄰區(qū)干擾成為主要矛盾,通過 較大的復(fù)用因子可以極大降低鄰區(qū)干擾,從而提高頻譜效率。 2007年Wimax開始了, 一些同事在研究OFDM,我知道OFDM和TDS的復(fù)用方案應(yīng)該是相同的, 但是復(fù)用3也不是什么專利,遇到產(chǎn)品線的同事跟他們說一聲,他們也聽不進去。 直到有一天在西單的大馬路上,我突然想到了復(fù)用3只適用于小區(qū)邊緣,而小區(qū)內(nèi)部應(yīng)該采用全部頻譜,這就是軟頻率復(fù)用方案了,趕緊申請了專利。 后來的現(xiàn)場實驗表明,SFR可以有效提升小區(qū)邊緣容量,很多場景可以達到30%,有些場景甚至可以達到100%。 2004 年11月,3GPP的LTE項目啟動,提出了增強小區(qū)邊緣速率的需求,而SFR技術(shù)恰好契合這個需求,就好像是因為華為有SFR專利而推動3GPP提出這個需求似的,其實推手另有其人。 我將SFR技術(shù)完善了一下,補充了理論結(jié)果,在2005年5月的RAN1 41次會議上提出了SFR技術(shù),提案號是R1-050507,這次會議是3GPP LTE的第一次技術(shù)會議。 十年以后,SFR被廣泛研究和應(yīng)用,發(fā)展成為小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)(ICIC)這一重要領(lǐng)域,學(xué)術(shù)界已經(jīng)發(fā)表了近萬篇文章。SFR推翻 了高通和D. Tse所建立的同頻復(fù)用的標(biāo)桿,增強了頻率復(fù)用這一蜂窩通信的基石概念,成為移動通信新的基礎(chǔ)。
2005年8月份,針對LTE需要支持從1.25MHz到20MHz 6種帶寬的需求,我在提出了提案R1-050824,建議統(tǒng)一6種帶寬的采樣率和FFT點數(shù),提高產(chǎn)業(yè)的規(guī)模效應(yīng)。 并且建議用一個IFFT承載多個載波, 在基帶實現(xiàn)多載波的合路。 這個方案可以叫做scalable OFDM,雖然極其簡單,但是極大簡化了發(fā)射機的結(jié)構(gòu),提高了產(chǎn)業(yè)的規(guī)模效應(yīng),也是LTE-A提出的載波聚合技術(shù)必須采用的方案,對LTE產(chǎn)業(yè)的影響是極其巨大的。 可以說sOFDM是LTE最基礎(chǔ)的OFDM專利,商業(yè)上的重要性甚至比SFR還要高,因為SFR是系統(tǒng)側(cè)的,而此技術(shù)系統(tǒng)和終端都要使用。 只是由于其過于簡單,一點就透,沒有什么研究空間,影響力沒有SFR大。 采用OFDM作為多址技術(shù)是LTE的基調(diào),地位太重要了,大家都來爭奪。 愛立信推動了SC-FDMA作為LTE的上行多址方案,它是OFDM的一種變體,主 要的技術(shù)理由是能夠降低峰均比,降低對終端功放的要求。 這個理由倒是成立的,但是后來的研究和實踐表明,SC-FDMA所帶來的對導(dǎo)頻設(shè)計的負面影響,要超過它的帶來的好處,其性能還不如OFDMA+簡單的削 波方案，也就是LTE的下行多址方案。 有一個階段在“專利標(biāo)準(zhǔn)化”理念的指導(dǎo)下,大家都覺得只要進入標(biāo)準(zhǔn)的專利就是核心專利,其實蠻不是這么回事。 現(xiàn)在大家清楚了, 進入標(biāo)準(zhǔn)的專利叫標(biāo)準(zhǔn)必要專利,需要遵守FRAND原則,限制是比較多的。 從近年來的美國法院的判例來看,標(biāo)準(zhǔn)必要專利的重要性在下降,禁售是判不了的, 錢也賠得比以前少多了。 這里面的一個大的背景是通信已經(jīng)發(fā)展到4G,創(chuàng)新已經(jīng)很難。 雖然系統(tǒng)參數(shù)提高很多,但是專利都是一個個的技術(shù)點,多數(shù)是在以前方案上小的改動,沒有多少創(chuàng) 造性。 標(biāo)準(zhǔn)人員為了完成績效,拼命把垃圾專利塞入標(biāo)準(zhǔn),降低了整個系統(tǒng)的效率,這個問題在3GPP已經(jīng)很明顯了。 SC-FDMA就是愛立信通過運作進入LTE標(biāo)準(zhǔn)的,獲得了標(biāo)準(zhǔn)必要專利,卻拉低了系統(tǒng)效率。我一直有個觀點,對于標(biāo)準(zhǔn)必要專利,需要參照最高水平的已有 非專利技術(shù),超出的部分要給錢,如果沒有增益就不必給錢了。 這樣大家就不必費力費錢地把垃圾專利塞入標(biāo)準(zhǔn),鼓勵真正的創(chuàng)新,有利于整個行業(yè)的發(fā)展。 4G 還有一個非常大的領(lǐng)域是MIMO,有開環(huán)和閉環(huán)方案。 開環(huán)方案有Alamouti和CDD,主要用于廣播信道。 Alamouti是經(jīng)典技術(shù),就不必說了;CDD存在比較大的缺陷,會被我提出的隨機波束賦形(random beamforming)技術(shù)所取代,論文已經(jīng)發(fā)表在IEEE TVT上。 閉環(huán)方案從商用情況來看還不太理想,從技術(shù)上來看沒有比較重要的原理性創(chuàng)新,象碼本設(shè)計,秩的反饋等等,是比較慣用的技術(shù)手段。 高通在LTE上一直受挫。 首先LTE并沒有采用Flarion的快跳頻方案;在組網(wǎng)問題上逐漸收斂到了SFR;很要命的是,LTE決定不支持宏分集方案,就是把高通的軟切換專利網(wǎng)全部排除。 這都是在LTE的study item階段發(fā)生的,高通在開始階段就失去了所有的制高點,它在3G所建立的技術(shù)體系被摧毀。 這里面的原因,一方面,大家對高通恨得牙疼,指導(dǎo)思想就是去 高通化;另一方面,也是因為高通的技術(shù)確實不過硬。 如果技術(shù)確實強,大的技術(shù)倒退在3GPP發(fā)生的概率還是很小的,如Turbo碼和Alamouti碼就 在4G繼續(xù)使用。 這 里面其實還有一些不為外人所知的驚心動魄的故事。 高通有一個叫l(wèi)ayeredfrequency reuse的專利和SFR非常象,并且時間要早半年,華為很多專家都知道這個專利。 當(dāng)我第一次看到這個專利的時候非�；倚�,又被高通搶在前面了。 但是在我揣著一顆冰冷的心仔細地審視了這個專利之后,發(fā)現(xiàn)它存在無法彌補的嚴重缺陷,價值為零。 而且其公開日在SFR專利的優(yōu)先權(quán)在之后,不能破壞SFR 的創(chuàng)造性。 我當(dāng)時花了很長的時間才得出這個結(jié)論,現(xiàn)在想想手心還都是汗。 后來,高通在UMB里面采用了一個非常奇怪的頻率復(fù)用方案,可以推斷它們并沒有認識到這個技術(shù)方向的價值,從而導(dǎo)致出現(xiàn)如此低級的錯誤。而我是從理論上證明了SFR的增益。 后來我在微博里說:創(chuàng)新是一個窄門,窄到如白墻上的一道裂紋。 多數(shù)人只看到白墻,只有創(chuàng)新者才能通過那道窄門,發(fā)現(xiàn)別有洞天。 我的sOFDM專利在華為進行內(nèi)部評審的時候,同事告訴我高通有一個相同的專利,不過這一次是比我晚了一個月。 既然比我晚我就不關(guān)心了, 有興趣的同學(xué)自己去找找看。 這是很正常的,因為我的R1-050824提案已經(jīng)提交到了3GPP,雖然只是建議了系統(tǒng)參數(shù),但是明眼人一眼就能看出應(yīng)該如何進行專利保護。 高通緊隨其后申請了專利,也是寄希望我在專利布局上犯錯誤吧,就像奧運會上兩次脫靶的那個哥們。 高通在3G的時候何等榮光,當(dāng)然清楚核心技術(shù)的作用,所以它在LTE-A上推動了eICIC,從時域進行干擾協(xié)調(diào),制造了一些新名詞如Almost Blank Slot。 其實eICIC是對SFR的簡單拷貝,況且我早在2005年就已經(jīng)把SFR在時域上的對應(yīng)技術(shù)soft time reuse申請了專利,只不過沒有宣傳而已。 從技術(shù)人員的角度去看,時域和頻域是對偶的,大家都是通信資源,在時域適用的原理也同樣適用于頻域,如 Alamouti code在LTE里應(yīng)用到頻域叫SFBC,調(diào)度在頻域里面進行叫頻選調(diào)度FSS,等等。
也就是說,我在LTE上三次阻擊了高通,高通在LTE上還沒有任何核心專利。 還是強調(diào)一下,我說的核心專利,指的是金字塔塔尖上的專利,不要把它庸俗化。 高通的整體研究能力是很強的,只不過核心專利是靠個人而不是靠整體獲得的。 這種核心專利,能看到的有SFR, sOFDM,SC-FDMA, Turbo code, Alam-outi code。前兩個都是我發(fā)明的,SC-FDMA技術(shù)并不好,只能往后排。 Turbo和Alamouti是史詩級的技術(shù),但是專利已經(jīng)過期或者快過期了。 從 這里可以看出,華為在LTE的核心專利上占有絕對領(lǐng)先的地位。 這個結(jié)論是經(jīng)過十年的錘煉得出來的,本書當(dāng)中都提供了具體可考的線索,歡迎大家質(zhì)疑。 華為的研究工作在2002年起步,SFR/STR和sOFDM專利是在04/05年申請的,當(dāng)時華為在研究工作上的管理水平還非常低,在價值判斷上出現(xiàn)了嚴重錯誤,這在科學(xué)史上并不鮮見。 在華為不做任何標(biāo)準(zhǔn)推動的情況下,這兩個技術(shù)依靠技術(shù)優(yōu)勢自然生長,成為4G最核心的技術(shù)。 3GPP是一個角斗場,各大公司為了利益合縱連橫,但是真正核心的技術(shù)是超越政治的。近20年來,自主創(chuàng)新成為我國的國家戰(zhàn)略,國家耗費巨資打造了TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn),成為3G三大 國際標(biāo)準(zhǔn)之一,具有里程碑意義。 但是TDS的產(chǎn)業(yè)化并不算成功,知識產(chǎn)權(quán)也受到了很多質(zhì)疑。 如果用汽車做比喻的話,TDS是建成了一個汽車總裝廠,而發(fā)動 機、變速箱和懸掛系統(tǒng)還是別人的。 我一般不打愛國牌, 但是SFR/STR和sOFDM確實是我國在移動通信領(lǐng)域首次做出的發(fā)動機。
2014 年,中國4G市場啟動,華為公司已經(jīng)成為No. 1的通信設(shè)備供應(yīng)商,對研究創(chuàng)新也越來越重視。 2015年,發(fā)改委對高通的反壟斷調(diào)查落下帷幕,10億罰金,取消反向授權(quán),許可費打65折,這是正確的方向。 但是高通對4G終端收取3.5和5個點的許可費用,遠遠超出其4G的專利實力，但是不明真相的廠家還是會被嚇住。 華為公司作為4G最核心專利的專利權(quán) 人,希望能夠有所作為,改變4G專利許可市場的格局。 展望5G 2012 年我離開華為專心寫《通信之道》,期間應(yīng)邀到中國移動設(shè)計院做一個4G關(guān)鍵技術(shù)的報告。 在準(zhǔn)備講稿的時候,我又一次對SFR進行了審視。 此時SFR已經(jīng)提出9年了, 由于其形式極其簡單優(yōu)美,包括我在內(nèi)的所有人都認為它是ICIC的終極形式。 但是這個時候我突然想到,為什么只能夠有兩個功率等級呢?更多的等級是不是會 更好?在經(jīng)過多次的失敗后,我終于意識到可以通過多個SFR方案組合而達到這個目的,這就是multi-level soft frequency reuse。 方案出來之后,第一件事情當(dāng)然是申請專利,加上理論分析之后2014年11月在IEEECommunications Letters上發(fā)表。 結(jié)果表明,以同頻復(fù)用為基準(zhǔn),傳統(tǒng)的2級SFR可以提升小區(qū)邊緣容量147%,總體容量提升9.8%,而8級SFR可以提升小區(qū)邊 緣容量4倍,總體容量提升31%。要知道,這樣的增益完全是原理性的,不需要任何的資源投入,已經(jīng)可以和Turbo碼匹敵了。
2014年,隨著4G的規(guī)模商用,5G成為熱點話題。 各國政府和大公司紛紛宣布了對5G的投資計劃,例如歐盟6億歐元,韓國和日本各15億美元,華為也宣布了6億 美元的投資計劃。 關(guān)于5G有很多熱點技術(shù),如massive MIMO,small cell,NOMA,full Duplex,mm Wave,等等。 但是實際情況是,4G基本上耗盡了業(yè)界的知識儲備,目前的5G處于一個非常迷茫和混亂的狀態(tài)。 在2009年的IEEE VTC會議上有一個叫“Is the PHY Layer Dear?”的討論,幾個著名的學(xué)者認為無線通信技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)撞到墻了。 這幾個學(xué)者我認識其中的Robert Heath,是我的IEEE Senior Member推薦人。 要知道物理層是通信系統(tǒng)的基礎(chǔ),PHY沒有發(fā)展就構(gòu)不成一代。南開普敦大學(xué)的Hanzo教授說, 通信技術(shù)的發(fā)展依賴于出現(xiàn)另一個香農(nóng)式的人物。 構(gòu)建一代新的通信系統(tǒng)需要三個階段,第一是新的理論和關(guān)鍵技術(shù),第二是制定標(biāo)準(zhǔn),第三是產(chǎn)業(yè)化。 一般說來,先要有理論和關(guān)鍵技術(shù),這是研究的任務(wù)。 比如說LTE標(biāo)準(zhǔn)所 用的關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)中,OFDM是1960年代發(fā)明的,MIMO是1995年,Turbo code 1993年,Alamouti code 1998年,SFR是最新的,2004年,只比LTE標(biāo)準(zhǔn)提前半年。 標(biāo)準(zhǔn)組織運用這些關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)建一個可工作的通信協(xié)議,雖然很多人喜歡稱之為標(biāo)準(zhǔn)研究, 但實際上屬于工程性質(zhì)的工作,是寫在紙上的工程。 標(biāo)準(zhǔn)組織的人員是各大公司出錢養(yǎng)的,他們要推動標(biāo)準(zhǔn)不斷演進,不然就沒工作了。 在沒有技術(shù)儲備的情況下,他們也會矬子里面拔高個,給自己找活干。 實際上LTE在 Release 8之后就已經(jīng)失去了方向,后續(xù)的LTE-A增加了兩個大的特性: 一個是載波聚合(Carrier Aggregation),一個是CoMP。 CA是通過資源的累加提高速率,完全是工程性的,又碰到了我的sOFDM專利;CoMP則完全不靠譜,太復(fù) 雜,不可能實用。 大家其實心里知道,這就是個飯碗, 不必太當(dāng)真。 現(xiàn)在要搞5G,而鍋里早就沒有米了,拿什么做飯呢? MIMO本身問題一大堆還沒解決,上百根天線更沒法弄;small cell根本就不用研究,WiFi就是;NOMA 在現(xiàn)有的理論框架內(nèi)還有5%的提升空間,復(fù)雜度會提高很多;mm Wave 是以前不用的垃圾頻段,無法用于移動通信;而full Duplex則是偽科學(xué)。 所以在ML-SFR出來之后,我通過微博宣布,這是業(yè)界第一個可商用的5G技術(shù),并且兼容4G。
對于未來的5G,我同意Hanzo教授的觀點,需要一次理論和技術(shù)的重大突破才有可能。 那么會不會有呢? 我知道會有的,而且會在三年內(nèi)發(fā)生,因為這是我所需要的時間。 白墻上的那道細微的裂縫已經(jīng)被發(fā)現(xiàn),目前本來應(yīng)該是高度保密的,但是受分享天性的驅(qū)使,我已經(jīng)忍不住在本書當(dāng)中透露了一些線索,看您能否發(fā)現(xiàn), 或許可以搶在我的前面。 我們來賭一把。 開始動筆的時候把書名定為《通信之道》。 “道”在漢語里面有兩層意思,一是基本原理,二是道路。 現(xiàn)在看起來這兩層含義基本上實現(xiàn)了。 本書假定讀者是一位高中生,用400多頁的篇幅涵蓋了從微積分到5G的內(nèi)容,只選取了那些最基礎(chǔ)最精華的部分,并按照讀者的思維發(fā)展順序行文,自成體系。 這就像是黃山的一條石階路,你沿著它走就能看到飛來石,迎客松這些最美麗的風(fēng)景。只是還有很多非常好的內(nèi)容還沒有寫,就只能等待后續(xù)的版本吧。 (中國集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陳曉亮) |
