現在人們已經對現代蜂窩通信連接的高速度習以為常，但在高速傳輸的背后卻隱藏著無數創新和花費大量時間的研發工作。高通技術公司工程技術高級總監Kiran Mukkavilli博士親身參與相關工作，也了解其中的艱辛。他提出了正交頻分復用(OFDM)無線電波形的一些基本想法，這有助于如今深受我們喜愛和依賴的高速無線數據傳輸成為可能。OFDM是4G和5G的核心技術，也是現代無線技術最重要的領域之一。
Mukkavilli博士在高通工作近二十年，他的研究領域涵蓋3G、4G、5G和MediaFLO(高通的首個移動廣播技術)，以及地面定位技術的多個方面。他領導整個高通技術公司的定位研發工作，目前正在從事5G Advanced相關研究工作，這將為6G奠定基礎。
最近我們與Mukkavilli博士進行了對話，談到他在OFDM、MediaFLO領域的工作，以及6G最讓他興奮的地方。
問：在通信領域，我們經常聽到“OFDM”一詞。您能解釋一下OFDM究竟是什么嗎?
答：OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing) 表示“正交頻分復用”。其基本想法是，通過巧妙的物理學方法和精準的定時，可以同時在相同通信鏈路中重疊多個不同的子載波或無線電波，并通過不相互干擾的頻率將其分開。得益于這一革命性想法，從3G時代開始的大規模擴展蜂窩通信網絡容量成為可能。OFDM成為4G和5G網絡高速通信的基礎，蜂窩基站和手機調制解調器利用經OFDM調制的無線電波彼此通信。
問：您能分享一下您早期的OFDM相關工作嗎?它對當今的蜂窩通信有何影響?
答：我剛在高通開始職業生涯時就從事了這一項目，當時全世界都在關注從3G向4G過渡。曾有早期項目研究過OFDM，以及如何用它支持不同應用。當時我們正在研究如何在手機上實現移動廣播，也就是向一個網絡中的所有用戶進行廣播。我們知道OFDM是可行的途徑，但有許多問題要回答和解決。
在該項目中，針對在移動無線系統中使用OFDM，我們開發了一套系統的方法，并提供了解決多個基礎性挑戰的方案。例如，我從設計導頻信號入手，了解無線鏈路特性，包括信號傳播路徑的數量和每個路徑的強度，這被稱為信道估計。實現良好且保持更新的信道估計對于在無線信道上支持數據傳輸的高速率至關重要，而導頻信號則用于估計隨時間不斷變化的無線信道。
我提出了基于周期性配置和在頻率和時間上導頻符號參差的導頻設計，這成為基于OFDM的4G和5G蜂窩通信系統中的基本結構。然后，我們在5G中進一步擴展導頻設計，根據用戶環境和移動性狀況，動態適應導頻模式——例如，用戶是在人行道上慢慢行走，還是乘坐汽車或火車等高速交通工具。這絕非易事，但高通經常攻克這樣的難關，我們齊心協力，最終成功解決問題。
問：MediaFLO是您在高通的早期項目之一。您可以向我們介紹一下這個項目嗎?您從中學到了哪些后來對您職業生涯有幫助的技能?
答：我在職業生涯開始時遇到的第一個項目，是一個極為理想的項目。MediaFLO是高通全面設計并實地部署的移動廣播技術。大約每六個月左右，隨著項目進入設計、原型化、測試、對接廠商、合規等不同階段，我就會有不同的身份。這也是我首次接觸地面定位領域。
這個項目的基本想法是，我們也可以將OFDM廣播信號用作增強GPS定位的一種自然方式。定位增強的直接應用，可以是Uber司機想在市中心找你，但GPS定位卻因高樓大廈而遇到困難。為了實現這一想法，有許多挑戰要克服，如信號干擾、定時偏差和多路徑信號衰減等。最終，我們找到了將上述全部約束條件考慮在內的解決方案，它成為4G和5G定位的前身。這個項目教會了我如何把控此類大項目所涉及的各方面因素，以及如何適應各種挑戰。
問：對于5G Release 18和展望6G，您對哪些用例感到最興奮?
答：對于5G Release 18.在這一階段我們開始將一些面向6G的構建模塊組合起來，包括面向無線的人工智能/機器學習(AI/ML)、子帶全雙工和無源物聯網(passive IoT)，這令人非常興奮。我們還將研究智能表面，我們可以修改周圍的環境并讓其有利于滿足我們的需要。我們可以說，“發射機在這里，用戶/接收機在那里 — 環境應該呈現何種形式，才能讓兩者之間的鏈路能夠實現最佳效果?”這將是頗有吸引力的6G設計范式。
問：您對學生或其他大有前途的發明者有何建議?
答：我的一位教授以前經常告訴我，對項目盡早投入時間和精力非常重要，這樣會全面了解問題，并確切地知道你在解決什么問題。這在當今工作環境中甚至更重要：每天我們遇到如此多需要解決的問題，這很容易稀釋我們的關注重點。但是我們可以每次選擇一個問題，讓問題占據你的全部精力，再竭盡全力解決問題。
(原標題：對話高通發明家(十)：Kiran Mukkavilli 專注于解決4G和5G的基本波形問題)
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