幾項專利,造就一個帝國,逼的全世界的通信業都得交保護費

3G時代,完全是高通一家獨大的時代,無論高通自己的cdma2000,還是歐洲的WCDMA,還是中國的TD-SCDMA,都無法繞開高通的核心專利,可以說,整個3G時代就是CDMA的時代。

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歐洲搞的WCDMA和中國的TD-SCDMA,其實也只是在CDMA的基礎上添枝加葉,本質而言還是CDMA,這樣一來,就讓高通可以毫不顧忌的向全世界收取專利,個別的手機制造商甚至要向高通交高達整機7%的專利費,也迫使全世界的通信業聯合起來搞起了4G,核心就是為了逃離高通的勒索。那麼,高通到底掌握了什麼3G的核心專利那?

高通的核心專利主要是:CDMA原理和雷克接收機技術,軟切換和功率控制。這四類專利構成了3G的核心專利,在整個3G時代沒有任何廠家可以繞開它們。

CDMA原理:

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碼分多址是一種利用擴頻技術所形成的不同的碼序列實現的多址方式,它不像FDMA、TDMA那樣把用戶的信息從頻率和時間上進行分離,它可在一個信道上同時傳輸多個用戶的信息,也就是說,允許用戶之間的相互干擾。其關鍵是信息在傳輸以前要進行特殊的編碼,編碼後的信息混合後不會丟失原來的信息。有多少個互為正交的碼序列,就可以有多少個用戶同時在一個載波上通信。每個發射機都有自己唯一的代碼(偽隨機碼),同時接收機也知道要接收的代碼,用這個代碼作為信號的濾波器,接收機就能從所有其他信號的背景中恢復成原來的信息碼(這個過程稱為解擴)。

雷克接收機原理:

RAKE接收機的基本原理是利用了空間分集技術。發射機發出的擴頻信號,在傳輸過程中受到不同建築物、山崗等各種障礙物的反射和折射,到達接收機時每個波束具有不同的延遲,形成多徑信號。如果不同路徑信號的延遲超過一個偽碼的碼片的時延,則在接收端可將不同的波束區別開來。將這些不同波束分別經過不同的延遲線,對齊以及合併在一起,則可達到變害為利,把原來是干擾的信號變成有用信號組合在一起。

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RAKE接收機由搜索器(Searcher)、解調器(Finger)、合併器(Combiner)3個模塊組成。

搜索器完成路徑搜索,主要原理是利用碼的自相關及互相關特性。

解調器完成信號的解擴、解調。解調器的個數決定了解調的路徑數,通常一個RAKE接收機由4個Finger組成,移動臺由3個Finger組成。

合併器完成多個解調器輸出的信號的合併處理,通用的合併算法有選擇式相加合併、等增益合併、最大比合並3種。合併後的信號輸出到譯碼單元,進行信道譯碼處理。

功率控制原理:

CDMA的功率控制包括前向功率控制、反向功率控制。

如果小區中的所有用戶均以相同功率發射,則靠近基站的移動臺到達基站的信號強,遠離基站的移動臺到達基站的信號弱,導致強信號掩蓋弱信號,這就是移動通信中的“遠近效應”問題。

因為CDMA是一個自干擾系統,所有用戶共同使用同一頻率,所以“遠近效應”問題更加突出。CDMA系統中某個用戶信號的功率(包括前反向)較強,對該用戶被正確接收是有利的,但卻會增加對共享的頻帶內其它的用戶的干擾,甚至淹沒其它用戶的信號,結果使其它用戶通信質量劣化,導致系統容量下降。為了克服遠近效應,必須根據通信距離的不同,實時地調整發射機所需的功率,這就是“功率控制”。

下圖就是遠近效應:

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功率控制的原則如下:

控制基站、移動臺的發射功率:首先保證信號經過複雜多變的無線空間傳輸後到達對方接收機時,能滿足正確解調所需的解調門限。

在滿足上一條的原則下,儘可能降低基站、移動臺的發射功率,以降低用戶之間的干擾,使網絡性能達到最優。

距離基站越近的移動臺比距離基站越遠的或者處於衰落區的移動臺發射功率要小。

軟切換原理:

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在CDMA系統中提出的軟切換技術,與硬切換技術相比,具有以下更好的優點:

軟切換髮生時,終端只有在取得了與新基站的鏈接之後,才會中斷與原基站的聯繫,通信中斷的概率大大降低。

軟切換進行過程中,終端和基站均採用了分集接收的技術,有抵抗衰落的能力,不用過多增加終端的發射功率;同時,基站宏分集接收保證在參與軟切換的基站中,只需要有一個基站能正確接收終端的信號就可以進行正常的通信,由於通過反向功率控制,可以使終端的發射功率降至最小,這進一步降低終端對其它用戶的干擾,增加了系統反向容量。

進入軟切換區域的終端即使不能立即得到與新基站通信的鏈路,也可以進入切換等待的排隊隊列,從而減少了系統的阻塞率。

到了4G時代,3GPP為了擺脫高通的專利控制,基本上把這些專利都繞開,不過就是這些專利,造就了一個龐大的高通帝國。3G時代的金錢積累,也讓高通在5G時代的科技研發打下了堅定的基礎,就5G時代而言,整個世界又開始被高通籠罩,不過5G高通的專利沒有這麼多核心專利了,不知道在未來的6G時代能否徹底擺脫高通的陰影。

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