通往4G的全新技術

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美國的無線通訊公司xG technology聲稱該公司擁用的無線技術將比現有的3G，802.11x與Ultrawideband等等技術更先進，這讓此一技術變成第四代通訊的首位侯選人。

只要每過兩三年，往往就會出現個新公司，作出關於革命性新技術的超乎尋常重大聲明。最後，這些聲明往往都被証實是個誇大的謠言而非事實；然而，有時候一些新想法，也的確存在著讓整個通訊產業徹底翻盤的潛力。

今年的目光焦點是xG Technology這家位於佛羅里達洲的公司，該公司擁有一個叫xMax的無線資料傳輸技術。該公司表示，這個技術的效能超越任何現存的無線技術，它可以提供大幅超越3G、802.11x與ultrawideband技術的傳輸速度與涵蓋範圍，同時使用的功率與產生的干擾卻是極低。目前為止，這家公司仍不願意仔細描述這個系統的技術細節，但ZDNea UK曾訪談了xMax技術的計劃總監Chris Whiteley，以及xG Techonology的執行長，同時也是這個公司的投資者Joe Bobier。雖然至少還要三個月，這家公司才會正式向外界宣布這個技術，但Whiteley與Bobier在訪談中討論了一些xMax技術背後基本的概念，同時也保証，這個技術實際運作時，的確會有他們所宣稱的這些優點。

xMax基本的優勢在於改善傳送端與接收端的連線狀態，要了解這個技術的改善之處，就要先討論無線技術的基本概念。大家都了解，如果你增加傳送端的功率，就可以將訊號傳得更遠，得到更大的通訊範圍，同時也代表更大的頻寬──舉例來說，你聽一個FM電台的微弱訊號，你聽到的會是單聲道，而且嘈雜令人不滿意的訊號。較強的電台訊號可以讓你聽到立體聲，雜音較小或甚至沒有。一樣地，如果你離Wi-Fi無線網路的基地台越來越遠，也不會馬上斷線──你的連線速度會先漸漸的變差與不穩定。

但就像大家習以為常的其他觀念一樣，這個觀念是有錯誤的。或者說，它掩飾了無線通訊真正的物理性質。一個無線通道內可以傳送的資料量，並不由發射的功率來決定，事實上是由訊號與雜訊的比例所決定。訊噪比(SNR)是一個資料傳輸在數學定律上的絕對極限。借由提高發射功率、使用有定向性的天線或加大傳輸頻寬，讓更多訊號送過無線通道，就可以傳送更多的資料。另一方面，降低雜訊也可以增加可以傳送的資料量，同時也不需要用任何方式加強訊號本身。「我們有九項專利」Whitelely表示，「這個技術的關鍵在於系統中的解調器，所有的無線通訊系統都想要推高訊號的增益，但其他所有人都使用暴力法，只有我們選擇巧妙的方式。」

無線工程師必須處心積慮處理的通道雜訊，主要可以分為兩類。第一類叫做熱雜訊，主要是由在天線與接收器電子元件中混亂移動的電子所造成的。這些訊號就是當你的電視沒有接天線的時候所看到的：螢幕上每一個雪花般的亮點都是由一小群電子隨機的晃動造成的。只要這個系統越熱，就會有越多的電子晃動，而噪訊就會更高──這就是為什麼無線天文學家會把無線望遠鏡的接收器泡在液態氮或其它的低溫冷卻劑裡面。一般來說，除了儘可能設計低噪訊的元件之外，沒什麼太多的方法來處理這種熱雜訊。

第二種雜訊，同時也是比較耐人尋味的，就是各種不同傳輸波源彼此之間造成的干擾。每個傳送端除了傳出的訊號以外，也難以避免地會傳送一些雜訊。雖然通訊規範裡有規定傳送裝置只能漏出多少雜訊，以及這些雜訊不能差限定的頻寬太遠。但就算如此，也不能阻止多個發送源同時傳送時，造成的同時大量干擾。因此在城市環境中，噪訊等級（沒有傳輸任何特定資料時的背景訊號強度）都遠比熱訊號來得高。也因此，這個效應大大地限制了同樣的傳輸功率可以傳送的資料量。

xG的技術關鍵在於，接送端使用某種可以隔絕系統外其他訊號的技術，當接收端偵測到xG使用來通訊的脈衝波包訊號，任何其他看起來像尋常載波的訊號都會被去除。「我們有辦法抓出不是單週期調變的訊號然後把他濾掉，」Whiteley表示：「我們能控制雜訊的等級。這個技術不會干擾到任何其他人，其他人也不會干擾到這個系統。高SNR(訊噪比)是我們這個技術的絕對優勢。」任何比載波的一個週期來得短的訊號都會被濾掉，換句話說，就是通道中大多數人為的噪訊都不復存在。xG聲稱這可以讓他們的系統相較於其他系統，有超過49分貝的通訊優勢─等於該系統可以用比其他系統弱一萬倍的訊號來運作。xG這家公司並沒有說明接收器實際的運作方式，但他們表示，這個接收器可以很簡單地利用標準的類比射頻技術來實作，而且實際的測試與數學模型所推導的結果是一致的。

假設該公司所提的這些技術優勢確實存在，這個系統就會在許多方面展現不同以往的優勢：它可以在不干擾到其它現存無線用戶的情況下傳送極微弱的訊號，所以每單位面積需要架設的基地台數量，就會比現有系統的數量低得多。而且手機可以使用較過去更低的功率來傳輸，同時也代表了利用同樣的功率可以收送更多的資料。而且上述的這些好處是可以同時發生的。xG聲稱他們在佛羅里達進行的測試中，在900MHz頻段運作的傳送器只需使用150毫瓦的功率，就可以將訊號傳送50公里遠，而現有系統則需要50瓦才能達到同樣效果。

xG系統的傳送端使用許多來自其他技術上的概念。它採用與UWB相似的技術將資訊編碼成極短的無線電波脈衝來傳送，但在另外的特定頻率中包含讓接收端可以更容易運作的計時訊號。總之xG的技術是將一個位元加密成一個脈衝，而UWB技術則使用成百或成千個脈衝來代表一個位元，所以xG系統每個頻寬的資料密度遠較UWB技術來得高。

在這種模式之下，這個中央控制的計時訊號雖然夠強，足以讓傳統的無線電接收到，但是頻寬又十分狹窄，放在傳統讓語音或呼叫器使用的5k或10kHz小小頻段中即可。至於用來傳送資料的訊號則是寬得多（潛在來說幾十mHz或幾百mHz都有可能。）但這個訊號，在特定頻段的強度卻都在一般噪訊等級之下，因此不會干擾其他無線電波。這種特性代表xG的傳訊可以與其他電信技術在同個頻段共存。而不同的xG傳輸之間，則可以像CDMA一樣，借由展頻技術來共享頻段。另外xG系統也可以調整計時或資料傳送的訊號，來與現存的系統共存得更好。

法規限制這個障礙，是這個新穎無線技術的支持者所擔心的重大問題之一。可以理解的是，不管是美國國內與國際的管理機構，都把無線電頻段分段授權給現有的系統業者－因此無法讓革新的技術有太大的揮灑空間。新進的業者必須要向政府保証，不會對現有技術造成干擾－尤其是使用了橫跨許許多多已授權頻寬的超寬頻技術。也因此，到目前為止xG還無法大張旗鼓有所做為。該公司認為，只要將美國的現有法規用較不一樣的方法來解讀，他們其實早已合法。但目前他們還在與FCC（美國聯邦通訊委員會）商談，希望得到正式的認可。同時Bobier表示，xMAX技術比起UWB還有有另外一項優勢：「個人網路UWB有一個潛在的問題，就是你無法控制傳輸密度。你可能會在一個區域裡有幾百或幾千個傳送裝置，就算每個裝置的傳輸功率很小，加起來還是可能影響現有的傳統窄頻網路。而我們的系統不但使用更低的傳送功率，更採用使用者分時存取的方式(TDMA)。在一個時段內只有一個使用者裝置與一個基地台在傳送。訊號更加的節制，也更不會造成干擾。」

xG表示，雖然預期上來說，在開始時應該會以一個固定式的無線網路的形式來推出此技術，但出乎意外地，也有許多手機業者與電信業者都向他們表示了極高度的興趣。該公司也號稱是目前4G(第四代行動通訊)唯一可能的侯選。Joe Bobier曾表示：「過去固接的網路都漸漸變成無線，而無線網路則必須提升更多速度，所以必須尋找其他異於現有標準的方式。我們的系統可以增加傳輸距離，同時降低無線裝備的需求，因而讓服務內容、電池壽命與網路成本一起降低。這個地球上目前還找不到其他的技術可以如此帶領電信產業走向下一代。」

這個系統將在十一月正式的對外公開，同時該公司也會宣布他們與美國電信的伙伴關係。該公司的第一個產品將在2006年年中出現。xG並不打算獨力推行此技術－它將先建立一個展示環境，然後再與合作伙伴一起利用此一技術的實體層，與其他現有的高層通訊協定進行整合。在正式對外公開之前，我們尚無法知道該公司所聲稱的此一系統是否符合兩個條件：就是它的真實性是否足夠，以及它是否可以適用在現實的條件環境之下。這兩個條件已經讓許多先前大作文章的技術消聲匿跡。xG的革命性接收端技術在公布之後，是否消除大家對這個技術的疑惑，仍有待觀察。