在通訊業 (事實上是整個科技業)，立於不敗之地的做法莫過於將技術申請專利、將專利寫進標準。
而國際標準說穿了是一種政治操作的過程，背後涉及龐大的利益；若欲佔有一席之地，在技術開發的初期就必須參與很多國際標準組織。
比如 3GPP 、 3GPP2 等，便是各國與廠商為求利益分羹而出現的組織。然而技術發展的速度飛快，在通訊業尤其可怖，企業所賴以維生的專利可能眨眼間便天翻地覆。
若一個通信標準想要長久維持，就必須持續在這項核心技術深耕、之後的通訊標準也得是該核心技術的延伸。
高通領軍人有出版通訊聖經《通訊工程原理》的 Irwin Jacobs、與 Viterbi 演算法開發者 Andrew Viterbi，創辦人身為通訊學術界巨擘、企業又握有大量的專利。
（意思就是通大家都被唬得一愣一愣覺得高通的 CDMA 就是最猛的了）
比如 W-CDMA 隨後演進出 3.5G 的 HSDPA、3.75G 的 HSUPA ，基本上 CDMA 的技術框架沒有改變。
而高通 CDMA 後續演進出的 1x EV-DO，於 2001 年被接受為 3G 技術標準之一。
本來照這樣發展下去，以 CDMA 為核心的技術或許有可能一路稱霸到 4G（想想 3GPP 組織的 W-CDMA 和 中國的TD-SCDMA 核心都是 CDMA），可惜事與願違。
半途中有一號人物，殺進市場將一切計畫打亂，這個逆襲者叫 Intel。
什麼？！？！
Intel的逆襲 – WiMax
還記得我們提過電信業者競標 4G 頻譜的情形嗎？
1980 年代以前，美國所有的無線設備都得經過頻譜授權。
後來美國通訊委員會 (FCC) 將標準放寬，僅限於發射功率較大、容易產生信號干擾的無線裝置需經過頻譜授權，其他低發發射功率的設備可以使用未授權頻譜。
這些頻段早期無人重視、直到電機電子計算機協會 (IEEE) 開始進行短程無線傳輸的研究。
WiFi 設備在 IEEE 的規定下發射功率不能超過 100 mW，實際的發射功率可能也就在 60 到 70 mW。
為了能讓各家廠商能根據同一個標準製作出兼容的設備、讓通訊器材能有互通性，1999年，IEEE 分別推出了「802.11b」與「802.11a」兩種WiFi標準、分別使用 2.4GHz 和 5GHz 的頻段，彼此規格不相容。
（所以我們才會常常在連 WiFi 時，看到 2.4G 和 5G 兩種頻段）
2003 年，IEEE 藉由無線通訊界的展頻技術──正交頻分復用 (OFDM)，推出了 802.11b 的改進版「802.11g」使傳輸速度從原先的 11Mbps 提升至 54Mbps。
現在我們使用的 WiFi 規格主要為「802.11n」， 與 802.11a、802.11b、802.11g 皆可相容，且藉由多重輸入多重輸出 (MIMO) 技術，使傳輸速度及距離都有所提升、速度甚至可達 600Mbps。
這邊來介紹一下 OFDM 與 MIMO 這兩個不僅在電腦資訊業、隨後也在通訊業引起軒然大波的關鍵技術。
OFDM – 解決多重路徑干擾、頻譜效率更高，可結合MIMO
訊號從傳送端發射、經由傳輸通道到達接收端的傳送過程中，會遭遇到各種不同的阻隔物，使得電磁波產生穿透、反射、折射、散射以及繞射等作用。
當訊號到達接收端時，原本一個訊號將變成多個不同路徑的入射訊號，每一個入射訊號到達時的時間、強度、角度等均不相同。
訊號經過不同的路徑抵達接收端後，接收端收到的訊號通常已與原始訊號不同，這種現象稱之為多重路徑干擾。
在都會區或住宅區因為高樓林立、有著許多物體妨礙，因此比起空況的郊區或公園，會受到較嚴重的多重路徑干擾。
為了避免多重路徑干擾，通訊專家們統計出一個頻寬範圍，確定訊號傳輸時只要在此頻寬範圍內，波形便不會失真；這個頻寬範圍稱為「同調頻寬」。
當傳輸速率越高時、同調頻寬也會越小，意味著越容易受到多重路徑干擾。如何在維持高速率傳輸（同調頻寬小）的條件下、對抗多重路徑干擾的問題呢？
FDMA 的方法相當聰明，它將原本的一段大頻寬的信號切割成多個小頻寬再分別傳輸，這樣就算同調頻寬變小也不會有影響。
還記得我們在通訊業的基本名詞介紹中提到，所謂的「調變」(modulation) 意指把人聲等低頻訊號轉成高頻率的電磁波 (載波)，等傳遞到遠方另一支通訊設備時，再由電磁波轉回人聲的方法。
FDMA 技術將無線通信傳輸信號分割成了多個子載波進行傳輸，每個子載波僅僅攜帶了很小一部分的資料負載，有效解決了多重路徑干擾。
不僅能將一段頻寬切割成小頻寬再傳輸出去，OFDM所需的總頻寬也較小。
「頻譜效率」指每單位頻寬具有多少數據傳輸率(bps)，也就是說如何讓每單位頻寬的電磁波能傳送更多的 0 和 1 數位訊號。OFDM允許各個子載波部分交疊，使頻譜的利用效率更高、讓資料傳輸量更大。
除此之外，OFDM更能支援MIMO技術。MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)意思是多輸入多輸出，使用多組發射天線與多組接收天線的系統。
相對於 SISO (Single-Input Single-Output, 單一輸入和單一輸出) 只能使用一組發射天線和一組接收天線；
MIMO 能在不需要增加頻寬、或總發送功率耗損(transmit power expenditure)的情況下，大幅地增加系統的資料吞吐量及傳送距離。
有了 MIMO-OFDM 兩者技術的結合，WiFi 取得了極大的成功；隨著版圖不斷擴大，IT業的巨頭開始覬覦起其他的無線通訊技術的市場大餅，比如行動通訊 4G。
WiFi 標準是 IEEE 802.11，IT 巨頭進軍通訊業的標準是802.16 ，稱作「WiMax」。
2005 年，Intel 和 Nokia、Motorola 共同宣佈採用並發展802.16標準，進行行動裝置、網路設備的互通性測試。
有 Intel 領頭的 WiMax 來勢洶洶，通訊產業這邊卻是起家歡樂幾家愁。
OFDM 說起來也不是新技術，早在 1960 年代貝爾實驗室發明 OFDM 後，技術框架約在 1980 年代便已建立完成。
然而當時能支援 OFDM 的硬體尚不發達、CDMA 又由高通領軍一時紅火，便淘汰在 3G 標準之外。
（簡單來說就是 CDMA 太紅，如果 Intel 和 IT 大廠沒有在 WiFi 上將 OFDM 技術發揚光大，通訊廠商沒有一家注意到早期不被重視的 OFDM）
耶！終於可以不用再用 CDMA 技術被高通揩油了
由於 WiMax 的關係，OFDM 才又重新進入通訊產業和學術界的視野中。
OFDM 不但能有效消除多重路徑干擾，複雜度也比 CDMA 小了很多，相較於CDMA事實上更有優勢。
此時除了高通以外，眾家通訊巨頭都歡樂了起來：「終於不用再看高通面子、繳高額的高通稅了～」
若能有效將 4G 傳輸速率提昇、又能跨過高通的 CDMA 專利陷阱，那是大好不過了！3GPP 組織立即看風向轉向。（承相～起風了～～）
他們在 2008 年時，提出了長期演進技術 (Long Term Evolution, LTE) 作為 3.9G 技術標準。
又在 2011 年提出了長期演進技術升級版 (LTE-Advanced) 作為 4G 技術標準，準備把 W-CDMA 汰換掉、轉而採用 OFDM。
天啊，這劇情也太急轉直下了吧！
至於高通這邊當然也看到了 OFDM 的發展前景。為了不落人後，在 2005 年 WiMax 進軍行動通訊產業時，高通亦耗費了六億美元、策略性收購了專門研發 OFDM 技術的 Flarion 公司。
並在 2007 年提出了超行動寬頻 (Ultra-Mobile Broadband, UMB) 計畫，把 CDMA 和OFDM、MIMO 都整入 UMB 標準中，想繼續維持 CDMA 的優勢。
可惜各家廠商都怕了高通，以前讓你一人稱山大王四處為虐、現在看你有傾頹之勢還不牆倒眾人推。
況且我們在前一篇文章《掌控你手機晶片與通訊技術的霸主高通 – 3G篇》向大家提過，全球覆蓋律最高的基地台正是 W-CDMA。
LTE-Advanced 能向下相容於 W-CDMA，原有的 W-CDMA 基地台只要經過升級就能使用 LTE-Advanced。
基於相容性和對於高通專利費的恐懼，各大電信商如美國的 Verizon 與 Sprint、日本 KDD 等，無不紛紛決定採用 LTE-Advanced 當作第四代通訊技術標準。
UMB 因為沒人支持而迅速式微了下去，發表的隔年高通就把 UMB 停掉、宣佈加入 3GPP 的 LTE 陣營了。
（嗚嗚，誰叫你當年要那麼鴨霸）（雖然現在也還是，擁有最強律師團）
解決了高通這個難纏的對手後，那 WiMax 呢？
不用 3GPP 打 WiMax，這個陣營就先自己出了亂腳。
既然 WiMax 是由 WiFi 演進過來的技術，那麼 WiMax 到底是網際網路還是電信網路？
WiMax 論壇 (WiMax Forum) 的組成份子複雜、全都各懷鬼胎，在毫無共識的情況下產業發展整個亂了套。
除此之外最關鍵的問題還是電信設備的相容性。
如同高通敗在 W-CDMA 基地台的相容性上，LTE 可向下支援現有的電信設備，WiMax 基地台卻要從頭架設。
更何況 LTE 從頭到尾就是電信商主導的通訊標準，輪不到讓 Intel 這種 IT 巨頭分這塊餅。
此時此刻的高通已無法複製 3G 時代的榮景，4G 已經沒有再使用 CDMA 技術了。（不過由於佈局廣，就算曾經的命脈 CDMA 被大幅削弱重要性，在 OFDM 上還是能收蠻多通訊專利費）
Intel 也在 2010 年宣佈放棄 WiMax 、加入 LTE 陣營；此舉硬生生打了始終跟進 Intel 腳步的台灣產官學界一巴掌，餘下 3GPP 歐洲中國廠商笑呵呵。
- Lynn 按曰：
約十多年前，全球個人電腦 (PC) 有 80、90% 都是由台灣代工製造。有這一靠代工起家產業的壯大，才帶動了台灣PCB（印刷電路板）等電子零組件及材料產業的發展。
啊就靠 PC 代工養大本土電子產業的，跟著 Intel 老大吃飯說話還會有錯嗎？只能說，不懂產業規則，不懂人家的玩法，就只能世事難料啊。
今天的 4G 發展就到這邊介紹完畢了，希望你喜歡今天的故事。
下週五同一時間，讓我們來看看 5G 物聯網的未來吧。
Special Thanks 技術團隊：butterboy 通訊技術名詞核對校正、陳奕安 MIMO-OFDM 簡報介紹協助。
部分圖片來自於與股感知識庫的合作，大家若對產業相關投資標的有興趣歡迎參考此網站！
- 關於 MIMO 的後續補充：
其實早在 3G 時代就已經有 MIMO 了——W-CDMA 的規格宣稱要支援 MIMO，對此制訂了「2 對 1」與「2 對 2」（release 7）。
什麼是「2 對 1」或「2 對 2」？因為早年手機比較陽春只能裝一根天線，所以是基地台 2 根天線、手機 1 根天線這樣的 MIMO。
理論上可以做到「2 對 2」，也就是基地台 2 根天線、手機也 2 根天線。但當時手機廠因為成本考量、沒辦法裝這麼多天線，故以 2 對 1 為主。
後來手機廠增加天線的理由有幾個可能：
- LTE 暴增的傳輸量需求，才加裝 MIMO 天線
- 為了整合wifi、藍牙功能，又裝上更多天線
理論上手機想支援第幾代的通訊，就要有相對應的天線；4G 的頻段比 3G 多上許多，手機板上的元件和天線勢必得為了 4G 調整。
所以這就很考驗手機廠商的整合能力啦！若手機廠能夠讓 2G、3G、4G 共用天線，就具有成本優勢。
而 IC 晶片設計商（高通、聯發科等）為了應付世界各國的營運商，較晚上市的晶片都能向前相容——會設計成多模，可以同時支援 2G、3G、4G 手機。
