关于4G，GregRaleigh做了些什么

　　4G其实是基于MIMO开发，在无线连接中，它使用多天线输入和输出。我在上世纪九十年代中期发现这个概念。很多人一开始并不相信这种方式能够工作，但我通过精确的数字计算证明了这样是可行的，然后我把这个直接移入到信号处理设计、编码和无线电子架构，这让我们可以去搭建第一个商用的MIMO系统。在理论被验证以后，我则试验了不同的MIMO模型来探究其优缺点，最后得出的结论是基于FFT，并带多维信号解码的MIMO-OFDM是成本最低，性能最高的。这个MIMO-OFDM随着蜂窝、802.11N、802.11AC和WIFI的4GLTE标准的普及而被采纳。

　　MIMO的本质其实就是在多个接发天线中使用多维度的编解码来接收多维度的信号，它利用多路径来乘以速度，提高了无线链路通信的可靠性，而不需要提高频率带宽。它的工作方式是很高深的算术问题，但简而言之就是这样：

　　在现实世界的无线手机和无线设备应用中，信号并不是按照所有的设置直接从发射天线跑到接收天线，它会反弹。如果你深入考虑一下，你会发现在你使用手机的时候你很少看见基站，一般来说基站是隐藏在建筑、高山、树木或者其他掩盖物上。你收到的信号其实只是一个反射信号。并不是从一个发射体传过来，而是经过了成百上千的物质反射。这样的话，从发射端到接收端就已经产生了很多不规则的传送路径。近百年来，这种信号反射给传统的信号带来了不少问题，因此科学家和工程师就想了各种方法去解决这个问题，试图解决这种多径效应。

　　其实MIMO与众不同的地方就在于：在信号连接过程中，如果你有足够多的输入和输出天线，那么你就可以在相同频道下，用每一个信后反射路径去产生一个新的通信链路来传送信息。假设你有1000条反射路径、1000个发射天线和1000个接收天线，那么你可以传送1000倍的信息，或者换句话说以1000倍的速度传送。这个革新了信号科学。

　　每个成功的事件背后都有很多耕耘者，很多人会说他们对4G做出了多少贡献，但GregRaleigh在4G的概念、理论、实际解决方案里面扮演了很重要的角色。从1996年，他就定义了4G这个概念，但当时有很多争议，因为很多人说我们还没完全普及3G呢，你就开始畅谈4G了。但GregRaleigh觉得这是没冲突的，因为他认为3G并不能在传送视频和音乐的时候提供可靠的速度支持，他认为随着应用的增加，3G网络将会很快堵塞。所以他觉得我们需要极大的提高速度，这就是MIMO技术产生的原因。

　　在完成了博士学位以后，GregRaleigh和他的朋友建立了其第一家公司ClarityWireless，他们开发出了以MIMOOFDM为核心的原型，他们建立了一个多路径的高性能无线系统，这套系统比市面上现存的任何系统都快。在开发出了多天线的OFDM无线网络系统这个同样是点对点的多点系统产品线以后，这个公司被思科收购了。

　　在思科工作了几年以后，GregRaleigh开创了其第二家公司——AirgoNetworks，他们创造这家公司的目的是为了提升WIFI的速度和可靠性，这样就可以搭建一个完全无线的家庭和办公环境。这在当时是闻所未闻的。最初，他们尝试去说服WIFI行业去接受MIMO-OFDM系统，因此他们特意设计了一套全新的交互操作标准。此时，MIMO能够通过多路径提高速度的观点已经被逐渐接受，但那个时候还有很多人怀疑是否现实中是否有足够的路径让MIMO能够获得相应的速度提升。诚然，那时候也有很人认为没有人能够为消费产品开发不贵的MIMO芯片。因此他们拒绝了我的建议标准。因此我们只能继续往前走，开发出了价格便宜的MIMO-OFDM芯片组，他们是和802.11.a/b/g芯片组兼容，但性能和速度得到了很大的提升。到这个时候，越来越多的WIFI消费设备制造商开始接受他们的技术，并采用其芯片组开发出新一代的WIFI消费产品。根据第三方的测试显示，新产品较以往产品的速度有了十倍的提升。这加速了我们客户抢占市场的速度。到这时，业界认可了我们的标准，并将其纳入了802.11NWIFI标准。

　　一旦证明了MIMOOFDM能够实现，并且拥有更高的性能和更便宜的芯片组，类似的MIMO技术很快就被4G标准所采纳。例如4GLTE/4GWiMax和其他。之后高通收购了Airgo，之后转入高通的Airgo团队制定了802.11AC标准，这提高了MIMOOFDM的带宽。这个团队同样提供了核心的MIMO信号处理协议，这帮助高通奠定了当前在LTE芯片领域的定位。

　　这就是4G的来历，我想这里面最让人感兴趣的是MIMO的发明，而不是过去一百年里面所有人都做了些什么，例如尝试使用传统的无线技术概念去解决多路径的问题。我问了一个相差很远的问题——“如果你的输入输出都有多组天线，你用哪种无线技术去实现无线连接呢？”正是由于这个问题，让我开发出了全新的无线技术标准，提高了十倍的速度。

　　5G是否开发出了一个新模式？

　　关于5G的概念和4G的比较，GregRaleigh认为5G在目前来说只是一个营销概念，因为目前来说它并不能代表什么，5G只不过是一个不同概念和想法的混合体，GregRaleigh说，但这也并不是说5G是毫无意义的，GregRaleigh补充说。实际上很多关于5G的概念是可以执行，并能提高速度，这是不容置疑的。但是如果你跟十个不同的人，不同的公司，不同的运营商谈“什么是5G”这个问题，你会得到十个不同的答案。4G是非常具体，那是基于MIMO开发的。而5G是一个混合体，可以有更多的MIMO，并且MIMO的变化比4G更多，塔有小蜂窝，可以对无线基础设施有很大的提升，而这些都会产生很大的差异化。小蜂窝是速度提升的重要原因，其他方案虽然很有意义，但需要很长时间去执行，小蜂窝的提升无疑是很明显的。小基站的配合增强了MIMO的作用。MIMO并不需要在一个基站接发，你可以将MIMO应用在多天线、多基站的环境，让他们工作在同一个无线链路下，这就叫做分布式MIMO。在1994年左右，GregRaleigh就获得了相关专利，这个就扮演了微处理器和芯片组的角色，执行数字信号处理，这种足够强悍的处理能力通过光纤将所有数字信号带回到中心处理点，这样你就可以同时处理多个信号。当中最重要的角色就是小蜂窝和分布式MIMO，因此你的小蜂窝需要光纤让这些东西工作。所以你可以把分布式MIMO叫做5G，但其实这些在技术演进的过程中，是必然会被蜂窝网络锁接收的，所以我认为5G这个概念是滥用了。

　　全球运营商的5G现状

　　GregRaleigh认为运营商们并不需要一个5G标准，如果你已经涉及分布式MIMO，那么你就需要一个标准，但小蜂窝是不需要什么标准的，因为这些都已经在应用。美国有很多郊区城市，哪些地方都已经布置了数百个小蜂窝。随着这些技术的发展和小蜂窝的大范围不止，那么郊外城市的网络容量会提高十倍。Verizon，AT&T和其他运营商正在做世界各地做这样的工作，其实能做到这个的技术早就已经存在了，对运营商来说，最大的挑战是如何挽起袖子来加大布置幅度。如果你把4GLTE基站布置到每一个街角，或许你可以抛弃WIFI，因为你获得了比WIFI更大的可控范围。其实目前的WIFI提供的网络并不如LTE那么高速有效。

　　因此小蜂窝是毫无疑问的选择，现在并没有理由阻止人干这个，目前需要做的是如何降低小型LTE基站的成本。虽然从可靠性上看，有些不同，但你可以花费数百元在家里布置一个LTE基站，甚至运营商会为你提供一个，这样他们就可以保持主网容量。虽然这比WIFI接入多花点钱，但速度的提升是明显的，同时随着真题规模的变大，这些成本也是会下降的。

　　当你注意到布置小蜂窝的成本时，你就会发现基站布置不再成为运营商网络的大头，同时它不需要占领太大的空间，4G小蜂窝解决方案带来了明显的收益。有人会说WIFI会替代4G，我也很惊讶竟然有人在做同样的事情。拥有LTE频谱的运营商能够控制网络质量，所以我不明白为什么会有人愿意花那么多钱去布置WIFI基础设施。

　　LTE真的能取代WIFI吗？

　　关于这个问题，GregRaleigh的观点是：在未来你仍然会看到WIFI被应用在家庭和办公场所，因为这是私人网络。而运营商也会用类似Boingo等公司的WIFI和WIFI设备，同时WIFI会覆盖那些只有WIFI模块而没有LET模块的设备。但这并不会阻止他们去布置跟过的LTE小蜂窝，因为他们能够控制网络的质量，而不会发生用户通过私人WIFI蜂窝影响网络质量的状况，他们也不担心竞争对手用WIFI去影响他们的网络。

　　同时GregRaleigh对目前小型蜂窝发展过慢的现状感到奇怪，他认为运营商应该加大在这方面的投入，虽然在大城市，你的4G网络覆盖情况还很不错，但在有些地方4G网络还是成问题的，MIMO技术的结合会降低蜂窝的大小，并增加LTE的容量，和成本，这样就可以推进布置，带来更好的网络覆盖。

　　随着终端设备的增加和用户对带宽要求的递增，现存基站容量将会耗尽，那样小型蜂窝就变得更加重要了。我在三四年前就预见到了这个现状，并和投资人商讨，准备建立一个公司来研究了进阶的MIMO技术，但坦白讲，我们最后放弃了，因为我们觉得这在未来很长的一段时间是不需要的。我们知道提高小型基站容量的方法是uberMIMO技术，但降低小蜂窝的尺寸可以让运营商在未来五到十年借助现存的技术降低基站花费，并增强网络布局。同时我们也认为让人接受一个新标准需要更多的时间，所以我们暂停了这个项目。

　　一旦运营商耗尽了小蜂窝的带宽资源，那么接下来又有技术要做了。这些蜂窝可以和MIMO结合，因此再产生一个新标准并不是什么难题，但这需要时间。

　　移动设备制造商面临的挑战

　　GregRaleigh认为既然现在的LTE芯片组和LTE已经向下兼容3G，那么在在你建造小型蜂窝的时候，你可以获得更多的频谱容量，因此设备上就不需要去替换设备的modem，他认为这是一件显而易见的事情。市场花了很多年去说服制造商去接受新标准，并把这个modem做进了手机，因此在有大革新的技术出现之前，并不需要去要求制造商做大变化。

　　我花了二十年去解决无线的问题，我认为现在需要解决的最大问题是去提高核心网的容量而不是基站。当然，提高IT系统，让用户可以轻易获得服务也是一个方式，例如通过网络购买或者开通无线服务。随着网络容量的扩大，如何通过这些容量为运营商挣钱就成为关键。