大約在一年前，一個和喬幫主同名的人，史蒂夫•帕爾曼(Steve Perlman)，在哥倫比亞大學（Columbia University），首次公開展示了自己最新研發(fā)的person cell技術（簡稱pCell），他說：“這是對無線標準的一次徹底顛覆。自無線技術誕生以來，人們一直跟著移動信號覆蓋在移動，而現(xiàn)在是覆蓋區(qū)域跟著你移動。”

在上周三的哥倫比亞大學，面對一眾的學生、記者及商業(yè)領袖，Perlman 展示了 pCell 技術支持用 8 臺 iPhone 手機在共享區(qū)區(qū) 5MHz 頻譜的情況下流暢播放高清視頻的能力；隨后又演示了在 10MHz 頻譜的條件下多路同時播放超高清的 4K 視頻，熱播劇《紙牌屋》。

這一技術號稱突破了香農極限，能讓手機上網(wǎng)的速度比當前快1000倍，這到底是一個什么神技術？


要解釋這個神技術，還得從我們身邊的無線通信技術說起，容我跟你慢慢道來。

對于傳統(tǒng)的無線通信，大家都知道這樣一個常識：只要在一個區(qū)域內存在一個以上的無線傳輸，他們之間就會存在干擾。 你應該有這樣的經(jīng)歷，當你一邊開車一邊聽收音機的時候，隨著距離某個電臺距離的遠近，收音機會從一個電臺切換到另一個電臺。在某一區(qū)域（如下圖紅叉區(qū)域），你可能會交替的聽到兩個電臺發(fā)出的信號，但是在大部分時候你只能聽到一個電臺。


當然，實際應用中，無線發(fā)射站之間的干擾會很少，因為我們會通過合理的頻率規(guī)劃，覆蓋范圍控制等方法來避免干擾。

在蜂窩通信系統(tǒng)中，干擾更加復雜。當大量的用戶同時發(fā)送和接受信號時，就非常有必要將他們劃分到各個不同的小區(qū)，并且給鄰近的小區(qū)規(guī)劃不同的頻率。當用戶從一個小區(qū)移動到另一個小區(qū)，就會發(fā)生切換，這樣保證了用戶從一個小區(qū)移動到另一個小區(qū)時不會掉話。


今天，移動應用正在成指數(shù)的增長，不論是用戶量還是對數(shù)據(jù)速率的要求，這給傳統(tǒng)的蜂窩系統(tǒng)帶來了極大的負擔。我們當然也運用了很多改進的方法，比如，小區(qū)分裂技術，比如使用更好的數(shù)字傳輸技術，例如MIMO技術。 但是，一個小區(qū)的數(shù)據(jù)容量是有限的，并且由小區(qū)內的所有用戶共享。 一旦某小區(qū)的數(shù)據(jù)容量達到了極限，用戶就無法得到他們想要的速率，并且會導致掉話、低速率、不穩(wěn)定傳輸?shù)痊F(xiàn)象。盡管增加頻譜和增加無線發(fā)射塔能夠緩解這種狀況，但是，用戶對數(shù)據(jù)速率的要求越來越高，特別是視頻流業(yè)務的廣泛應用。

現(xiàn)在WIFI的分布也瘋狂的增長，WIFI不像GSM/WCDMA/LTE等商用蜂窩系統(tǒng)那樣對站點、站高、覆蓋方向、覆蓋距離、頻率、發(fā)射功率等進行過仔細的規(guī)劃，大多數(shù)WIFI接入點都是簡單的接入internet且都是獨立的運行。WIFI使用較低的發(fā)射功率以限制其覆蓋范圍來減少干擾。雖然如此，如果同一區(qū)域內還有其它的WIFI接入點（或者其它使用相同頻譜的設備，如藍牙），這個WIFI接入點就必須盡自己的全力與共存的WIFI接入點共享數(shù)據(jù)速率。如果同一區(qū)域有更多的WIFI接入點，比如在公寓或辦公室這樣的人口密集區(qū)域，當人們需要看大數(shù)據(jù)流量的高清視頻時，用戶就不能持續(xù)的得到他們想要的速率，導致不穩(wěn)定或低速率的上網(wǎng)體驗。

這個問題可以通過MIMO、beamforming等技術的運用來緩解，但實際上，當用戶在線看視頻時，MIMO和BEAMFORMING等技術的應用并不能給用戶帶來穩(wěn)定可靠的體驗。

通過加入更多的可用頻段，比如有人提出的使用“White Spaces”，可以減少擁塞。但是，對數(shù)據(jù)速率的需求正在瘋狂的增加，像視頻和視頻游戲這樣的應用需要更高的可靠性，目前還不確定是不是還有足夠的可用頻段使用來滿足用戶的需求，畢竟頻率資源有限的。

那么，是不是能夠發(fā)明出一種技術，這種技術不是避開無線干擾，而是“鼓勵”無線干擾，利用無線干擾呢？pCell技術這是這么做的。

pCell技術專利的核心是DIDO（分布式輸入分布式輸出技術，pCell的原名），這一技術的關鍵是需要將“個人小區(qū)”連接到同一個“DIDO Data Center”。需要發(fā)送的信息，首先傳輸?shù)健癉ata Center“， 由“Data Center” 處理之后，每個“個人小區(qū)”協(xié)同發(fā)送信號。在WIFI環(huán)境下，網(wǎng)絡服務器的數(shù)據(jù)是直接發(fā)到相應的AP，再由AP無線發(fā)射到接受終端。而PCELL技術多了一個DIDO Data Center ，數(shù)據(jù)不是直接發(fā)給相應AP，而是先發(fā)送到DIDO Data Center進行處理后再協(xié)同發(fā)送。


這個DIDO Data Center是關鍵， 在這里實現(xiàn)了無線協(xié)同發(fā)射、編碼集中處理和抗干擾技術。關于DIDO技術的具體細節(jié)，該公司并沒有過多提及。查閱其技術白皮書，里面有這樣一段話：

"測量目標用戶與基站的多個DIDO分布式天線之間的鏈路質量，使用鏈路質量測量值來定義用戶群集；測量定義的用戶群集內的每一用戶與每一DIDO天線之間的信道狀態(tài)信息CSI；基于該測量的CSI對用戶群集內的每一DIDO天線與每一用戶之間的數(shù)據(jù)發(fā)射進行預譯碼。"

這里面涉及了復雜的抗干擾技術和基帶編碼原則，其實這也是無數(shù)通信人多年來不遺余力力求突破的夢想。所以，并不是pCell第一個想到的，事實上，這種想法在LTE技術里面也有，包括未來的5G技術，關鍵只是看誰先實現(xiàn)而已。

正是通過這個“DIDO Data Center”，pCell技術顛覆了傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡用戶越多每個用戶的無線數(shù)據(jù)速率就會越低的瓶頸，實現(xiàn)用戶數(shù)不再對傳輸速率造成影響，每個用戶都可以同時享用峰值速率。同時，無論用戶設備處于pCell覆蓋區(qū)域的任何位置，經(jīng)過pCell處理后的信號與傳統(tǒng)蜂窩小區(qū)中心的信號質量一樣好，所以，pCell沒有小區(qū)邊緣和切換的概念。

當然，除了核心的DIDO技術，pCell的網(wǎng)絡結構和傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡也有很大的區(qū)別，下圖正是pCell的網(wǎng)絡結構圖：


pCell組網(wǎng)采用C-RAN技術，無線接入點（pWave）或Artemis Hub（用于分布式天線）通過IP網(wǎng)絡實現(xiàn)回傳。而pCell數(shù)據(jù)中心（pCell Data Center）采用軟件定義無線電（Software-Defined Radio ，SDR) 技術集中進行基帶處理。

這里簡單提一下C-RAN技術，C-RAN并不是pCell首創(chuàng)的概念，基帶集中處理及射頻拉遠的C-RAN技術是未來通信的趨勢，各大通信設備商都有自己的C-RAN技術。

由于C-RAN系統(tǒng)可以由普通的X86 CPU完成執(zhí)行，不需要特殊的硬件，可以采用通用的X86服務器和10 GigE交換設備，所以，可以利用現(xiàn)成的一些數(shù)據(jù)中心來部署C-RAN data center，這樣網(wǎng)絡部署更加方便。加之pCell技術本身是”鼓勵“干擾，不像傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡為了避開干擾而需要進行周密的網(wǎng)絡規(guī)劃和站址選點，pWave接入點可以放在任何地方，這不僅易于網(wǎng)絡部署，而且節(jié)省大量網(wǎng)絡建設成本。

不過，該技術要求手機更換新的SIM卡。此外，其還需要構建全新的天線。盡管這些新天線相對較小，要鋪設這些天線仍需要一大筆資金投入，而這筆投入，大型運營商們應該不會在短期內拿出來。 我相信pCell技術更多瞄準的未來5G，而5G競賽群雄逐鹿，pCell能否顛覆無線產(chǎn)業(yè)，還得取決于何時成熟落地？