这种所谓的“峰均功率比”（peak to average power ratio，PAPR）的巨大差异消耗了智能手机电池，需要额外、昂贵的基础设施部署。“自从3G问世以来，全世界都在努力解决效率低下的问题”，Earl Lum表示，他是EJL无线研究公司的创始人。但现在可能有一个解决PAPR问题的办法。初创公司Spectral DSP已经开发并测试了一种可以大大降低PAPR的OFDM信号的变体。如果正确的话，在无线网络中实施这种新技术将大大降低5G部署的成本，延长支持5G的智能手机的电池寿命。首先，了解OFDM如何产生高PAPR是很重要的。顾名思义（提醒一下，正交频分复用），OFDM信号将整个信号分成在网络使用的频带中使用不同频率发送的部分。然而，这些部分的频率仍然挤在一起，因此为了防止不同部分相互干扰，它们彼此正交，这只是意味着它们的方向是这样的，以尽量减少相互作用和相互抵消的机会。通常情况下，由于OFDM信号的数据编码方式，这些正交块并不都与另一个同步到达接收机。然而，有时，所有的东西都排成一行，接收器的功率放大器同时被每个信号块的峰值发射功率击中。如果功率放大器不能处理这个组合峰值，就会导致信号渗入附近的频段。作为一项规则，像联邦通信委员会这样的监管机构并不看好那些使邻居的频段饱和的无线运营商。因此，接收器的功率放大器被设计为处理该峰值功率量，尽管它并不经常出现。这就是耗尽智能手机电池的原因，并导致基站和基站塔的电力成本上升，因为对于低功率信号，功率放大器必须将其多余的功率以热量的形式排放出去。加州大学圣地亚哥分校电气工程教授fred harris说（注：harris喜欢用所有小写字母拼写他的名字）：“如果你谈论的是一个基站，这并不重要。更大的东西（如手机信号塔）只意味着更多的热量，更多的空调，但你插在胡佛大坝上，你可以支付得起。但是当你用手机时，你没有把整个大坝连接到你的手机上。”这项新技术的核心思想取决于这样一个事实，即每个信号块在它使用的特定频率上都有一个主峰，而这个主峰就是你所关心的数据，它的两边都有越来越小的涟漪扩散到更高和更低的频率。事实上，每个块的峰值如此之高的部分原因是为了清楚地区分接收器何时收到实际信号，而不是这些涟漪中的一个。所以harris发明了一种技术来抑制这些涟漪，这反过来意味着每一块都不必有这么大的功率峰值。其结果是OFDM的PAPR较低，因为最大功率峰值没有那么高，反过来又因为每个块的峰值较低，最终增加的总功率较少。该技术可使峰均功率比在峰值和平均功率之间降低3-9dB。这意味着智能手机单次电池充电的时间更长，网络运营商在电池塔上安装昂贵的功率放大器和冷却设备所花的钱更少。这也意味着运营商可以安装更少的塔 —— 较低的PAPR可帮助每个塔的有效平均传输功率可以更高，从而扩展该塔的范围。这种技术不仅仅是理论上的。“你可以在数学上证明一些东西，然后你可以在Matlab中证明数学是有效的，”哥伦比亚大学的教授，曼哈顿国家科学基金会的COSMOS无线试验台的首席研究员Gil Zussman如此表示，“现在你还必须用硬件来证明MATLAB的结果是有意义的。（Zussman和Lum也是Spectral DSP的顾问）”Spectral DSP在流感大流行期间采取了远程使用COSMOS试验台的步骤，对harris在试验台上跨越数十个纽约街区的尖端无线网络的理论进行了测试，发现数学结果确实有意义。下一步是找到对使用这种技术感兴趣的网络运营商和手机制造商。这项技术不需要安装任何新的硬件，因为它改变了信号调制方式，只需更新软件即可轻松完成。Spectral DSP预计会引起很多人的兴趣，不仅如此，较低的部署和运营成本肯定会吸引电池塔方面的网络运营商，试问哪家公司不想向其客户承诺延长智能手机的电池寿命呢？“顾客只想知道两个问题，”harris说，“你每分钟可以给我充多少电”，以及“我的电池能有多久”。文章来源：IEEE电气电子工程师
