斯科特·马特森与MIMO发明者谈话节选
斯科特·马特森
在 2015年7月14日，太平洋时间上午9:48
了解4G无线网络背后的人是如何看待5G的采用以及其中的一些挑战。
我最近接触到了格雷格·罗利，这位科学家和连续创业家，他发明并商业化了用于4G无线网络的MIMO（多输入/多输出）技术。罗利在科学领域已经工作了30多年，拥有加州理工大学和斯坦福大学的工程学位，并在斯坦福大学获得了博士学位。他浸润MIMO概念中近20年，并被《网络世界》评为“网络领域最具影响力的50人之一”。目前，他以首席执行官兼董事长的身份主持公司ItsOn（他与人共同创立的公司）。这是我们关于移动网络的谈话记录。
斯科特·马特森：你能告诉我们你在4G上的工作吗？
格雷格·罗利：“4G是基于MIMO的，多输入，多输出。它在无线连接的输入和输出端都使用多个天线。我在90年代中期发现了这个概念。起初没人相信它会起作用。我首先严格推导了一个精确的数学理论来证明它是可行的，然后直接设计了信号处理、编码和无线电子结构使我们能够实现第一个商用MIMO系统。一旦理论被证明，我研究了各种可能的MIMO调制和编码方法的优缺点，并得出结论：基于FFT的MIMO-OFDM采用多维信号编码将以最低的成本获得最高的性能。这项工作使MIMO-OFDM朝着一个新的无线通信标准发展，随后的大多数新的无线通信标准采用MIMO-OFDM技术，包括目前普遍采用的4GLTE蜂窝标准和802.11N和802.11AC标准。
“MIMO的本质是，它使用多个发射天线和多个接收天线的多维编码来接收多维信号，这种方式利用多径来提高无线通信链路的速度和可靠性，而不增加所需的频带宽度。他的工作方式在数学上是非常艰深的，但简单地说，是这样的：在我们的无线电话和其他设备的实际应用中，在所有实际的场景中，信号不会从发射天线直接传输到接收天线。它会弹到东西上。如果你仔细想想，当你用手机的时候，你永远看不到基站。基站隐藏在建筑物、山坡、树木和各种各样的东西后面。你接收到的信号实际上是一个反射信号——不是来自一个物体，而是来自成百上千个物体的反射，每一个物体都形成了一条从发射器到接收器的独特信号路径。100年来，这些信号反射给传统类型的无线电设备带来了问题，因此科学家和工程师试图通过“减轻”或“消除”多径效应来“修复”这种影响。MIMO为什么如此不同，最好的思考方法是这样的-如果在无线链路的输入和输出处有足够的天线，那么您可以基于每个反射路径得到一个新的通信链路，在同一频率信道上传输更多的信息或比特。所以，如果我有1000个反射路径，1000个发射天线和1000个接收天线，就可以传输1000倍的信息，换句话说，速度是1000倍。这使一个世纪的无线电科学发生了翻天覆地的变化。
“成功有很多因素；很多人会说他们参与到了4G中，不过我是4G背后的这些核心概念、理论和实用电子解决方案的唯一发明人，这些是在公开的第一批专利和学术论文中记载的。我从1996年开始谈论4G，后来受到了批评。他们说，‘我们刚刚开始使用3G，而你已经在谈论4G了’，我说‘没关系，因为3G不能提供视频和音乐，我们希望通过蜂窝和Wi-Fi无线实现的速度和可靠性，也没有。一旦大家都使用这种应用，3G网络就会堵塞。很明显，我们需要速度快十倍的东西，这就需要MIMO。
“在完成我的博士研究、论文和口头答辩之后，我和一些朋友创立了我的第一家公司——Clarity Wireless。我们开发了原型，并开发了MIMO OFDM无线电的核心技术。我们建立了一个无线电系统，在多径干扰下的性能远远高于之前任何人所达到的水平。Clarity被Cisco收购，在那里我们完成了多天线OFDM无线网络的商用产品开发-具有极高数据速率的一对一和一对多系统。
“在与思科合作数年后，我们成立了第二家公司Airgo Networks，目标是使Wi-Fi变得更加快速和可靠，使我们可以实现完全无线化的家庭和办公室环境，这在当时是闻所未闻的。我们首先试图说服Wi-Fi行业采用我们设计的MIMO-OFDM系统作为标准的一部分。在那个时候，大家已经接受了MIMO可以在多径情况下提高速度的理论，但是没有人相信在现实世界中，MIMO会有“足够多的多径”来达到数倍于传统无线电的速度。而且，没有人相信能制造廉价的MIMO芯片组供消费者使用。所以他们拒绝了我们的MIMO标准建议。于是我们只能自己开发价格合理的预标准MIMO-OFDM芯片组。它们可以与标准802.11a/b/g芯片组进行互操作，只要我们的芯片位于链路的一端，就可以提高性能；如果我们的芯片同时在链路的两端，就实现了世界上第一个大规模市场化的“真正的MIMO”技术。很多的Wi-Fi消费设备制造商开始购买我们的芯片，用来生产新一代Wi-Fi消费类产品，其速度和覆盖率是当时其他设备的10倍。我们客户的产品受到广泛好评，并开始占据大量市场份额。就在这个时候，业界认为是时候创建一个MIMO-OFDM Wi-Fi标准了，于是我们的技术被应用到802.11N Wi-Fi标准中。
“我们证明了MIMO-OFDM可以开发出非常高性能和低成本的芯片组，当时正在制定的所有4G标准于是引入了它，包括4G LTE、4G WiMax和其他标准。高通公司收购了Airgo，Airgo团队将这一技术引入到了802.11AC标准，这是MIMO-OFDM向更高带宽的扩展。该团队还提供了核心的MIMO信号处理算法，使高通公司的LTE芯片组成为迄今为止全球性能最强的芯片组。。
“4G就是这样产生的。MIMO的发明最有趣的一点可能是这样一个事实：我并没有像其他人一个世纪以来所做的一样，使用传统的无线技术概念来‘修复’或‘缓解’多径效应，而是提出了一个根本性的问题–‘如果在链路的输入和输出处有多个天线，具有多路径的无线链路中该使用何种技术？’提出这个问题迫使我得出了一种新的数学理论，使我们的无线设备的性能提高了10倍。”
斯科特·马特森
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