无线通信

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无线通信（wireless communication，radio communication ，wireless transmission）

　　无线通信是指用电磁波来携带数据进行通信的方式，因为电磁波不需要任何介质来传导，所以人们把这种通信方式称为无线通信。

　　无线通信主要包括微波通信和卫星通信。微波是一种无线电波，它传送的距离一般只有几十千米。但微波的频带很宽，通信容量很大。微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。

　　通常所说的数据可以分为两种，一种是模拟数据(AnalogData)，另外一种是数字数据(DigitalData)。模拟数据是指取值连续变化的数据，比如直接采样得到的声音数据；数字数据是指取值为离散值(例如0和1)的数据，比如将声音信号数字化后所得到的数据。计算机中存储的数据一般都是数字数据。

　　数据在通信中的运载方式一般也有两种，一种是使用模拟信号(AnalogSignal)来运载，另外一种是使用数字信号(DigitalSignal)来运载。模拟信号是指运载数据的物理参数(比如说电压值)连续变化的信号，而数字信号是指运载数据的物理参数(比如说电压值)仅取离散值的信号(比如说0、1)。对于无线通信来说，一个重要的特点是无线电波只能携带模拟信号，所以若想用无线电波来运载数字数据，必须先通过调制将数字数据转化为模拟信号。然而，有线通信则不同，它既可以使用模拟信号来运载数据，也可以使用数字信号来运载数据。

　　由于无线网络的建设不像有线网络那样受地理条件限制，而且无线通信用户不像有线通信用户那样受电缆限制，特别是可以进行移动通信，所以无线通信网得到了广泛应用。目前主要的无线通信网按通信覆盖范围，主要分为卫星通信、上百公里范围内的微波通信、几十公里内的移动通信、百米内的无线局域网和十米范围内的个人区域网。

　　与有线信道通信网相比，无线信道通信网的安全有以下三个方面的差异：一是由于无线信道是开放信道，很容易被窃听或插入；二是除了传统的针对消息的安全外，无线信道中还有用户位置、身份等需要保密的内容；三是对移动通信，由于移动终端一般处理能力较低，无线信道一般带宽较小。因此需要专门为无线通信设计合适的安全协议。随着移动通信和因特网的迅猛发展，通过移动设备使用因特网服务的需求自然产生。但是，移动因特网不能简单地将移动通信网和因特网结合而成，其原因有两二：一是主要的因特网技术是针对计算机网络设计的，而移动终端的计算能力和资源一般远远小于计算机的；二是移动通信的数据传输率也无法承受因特网服务的较大数据量。因此，必须建立适合移动因特网的网络协议和网络资源。为此，1997年以诺基亚、爱立信、摩托罗拉和UnwiredPlanet为首的无线设备制造商组成了WAP(wirelessapplicationprotoc01)论坛，旨在制定统一的无线服务应用框架和网络协议。WAP论坛迅速得到众多生产商和服务商的支持，分别于1998年和2001年公布了WAPl．0和wAP2．0。

　　无线通信技术的发展可以追溯到19世纪中期。1864年JamesMaxwell在伦敦英国皇家学会发表的论文中首次提出了电场和磁场通过其所在的空间中交连耦合会导致波传播的设想；1887年HeinrichHertz通过实验证实了电磁能量可以通过空间发射和接收；1901年GuglielmoMarconi成功地实现了无线电信号(radiosignals)横越大西洋的传递，从此无线电技术正式诞生。从1920年的无线电通信和1930年的TV传输，到1980年的移动电话和1990年的全球定位系统(GPS)，以及当今的移动通信和无线局域网(wLAN)，射频集成电路在其中均扮演着非常重要的角色，它的发展大大推动了无线通信技术的发展。

　　蜂窝移动通信从20世纪80年代出现到现在，已经发展到了第三代。目前业界正在研究面向未来第四代移动通信的技术；无线城域网(WMAN)、无线局域网和无线个域网(wPAN)技术的宽带无线接入也在全球不断升温，宽带无线用户数增长势头强劲；卫星通信以其特殊的技术特性，已经成为无线通信技术中不可忽视的一个领域；手机视频广播作为一种新的无线业务与技术，正在成为目前最热门的无线应用之一。

　　克拉克

　　1917年出生英格兰的Minehead。在苏联（USSR）发射第一个人造地球卫星Sputnik-1前12年，克拉克于1945年在“无线世界”中发表文章建议利用静止卫星实现世界范围的无线电覆盖。从此，卫星通信成为世界通系统的非常重要的组成部分。克拉克的其它发明有地球观测的卫星平台的利用和操作灵活的低加速的星际间飞行的太阳帆。

　　巴登（Bardeen）、比拉特恩（Brattain）和邵克莱（Shockley）

　　晶体管是由在美国贝尔实验室工作的这三位物理学家于1947年发明的。晶体管可以检波，放大，整流并能将其打开和关闭。他们非常小，便宜，能耗非常小。

　　莫尔斯

　　1791年4月27日生于美国麻萨诸塞州查尔斯顿市。1872年4月日在纽约城去世。莫尔斯是电磁纪录电报的发明者，是点划电报码的开发者，即称为莫尔斯码。莫尔斯在其早年酷爱艺术，一直到1832年，在41岁的时候，莫尔斯完成了他的电报的设计，在1837年8月进行公开演示。莫尔斯提出专利申请，获得美国专利。但他向国会申请贷款建设实验性公众电报线路直到1843年才获得批准。最后在1844年5月24日莫尔斯从华盛顿向巴尔地摩（60公里）发送了他的第一次电报。虽然电报现在已在很大程度上被较多的现代通信业务代替，但莫尔斯的最初的概念仍在使用并且莫尔斯码仍然保持为发送信息的通用标准。

　　贝尔

　　于1847年4月3日生于苏格兰的爱丁堡。1922年8月2日在Baddeck去世。1876年3月10日贝尔在美国波斯顿宣布“瓦特森先生来了，我需要您”，组成第一个智能句子在电话线里传送。虽然有一些其它发明者在所建议的系统上将声音在一定的距离传送，但贝尔是第一个获得发明专利的。仅在两年后，1878年3月25日他做出了如下预测：“电话电缆可以铺在地下或架空，利用支线将私人住宅，乡村，商店，工厂等连接起来，通过主电缆和中心交换实现任何两个地方的直接通信是可能的。我相信，电话面向公众是必然的结果，不仅如此，我确信，在将来，电线将不同城市的电话公司的电话局连接起来，一个人能够与不同地方的人打电话”。贝尔不但在29岁时发明了电话，他在电信和航空方面有许多发明。他整个一生还努力帮助聋哑人。

　　马克尼

　　于1874年4月25日生于意大利的宝龙那（Bolongna）。1937年7月20日在罗马去世。作为一个学生的马克尼对电磁和赫兹波的应用特别感兴趣。1896年6月2日他申请了他的第一个关于无线电的专利。马克尼是高度实践和企业化的人，他很快将他的发明商业化，并于1897年7月在伦敦建立他的第一个无线电报公司。在1899年，他操纵发送跨英吉利海峡的无线电信号。1901年发送了跨大西洋（从英格兰的康沃尔到荷兰的信号山）的信号。1907年，开通了大西洋彼岸的无线电业务，1909年他获得了诺贝尔物理奖。1920年在改进的马克尼公司演播室开始声音广播。在1924年，他发明了能提供世界范围通信业务的天波传输。马克尼的一生都贡献给无线电通信的发展并由他自己或其领导的公司共获得近800项专利。

　　波波夫

　　1859年3月16日生于乌克兰。1906年1月13日在圣彼得堡去世。波波夫是圣彼得堡附近的Kronstadt的诺罗斯皇家海军学校的物理讲师。在赫兹演示他的电磁波的存在之后，波波夫进行了利用接收机监测电磁波存在的实验。在1895年5月7日向诺罗斯物理和化学学会演示了他的实验，几天后，在喀琅施塔德斯基提出报告。该报告的结论是试验的目的，“是为了显示在一定距离不用导线传送信号在理论上是可行的，换句话说，发送无线电报，必须借助电磁发射”。

　　斯戳格（Strowger）

　　1838年生于Rochester附近。1902年去世。在1889年他发明了自动电话交换机，他觉察到由于设计或差错，本地电话操作者将其业务电话接到他的竞争对手的电话局。因此，他有了自动电话交换机的设想，根据这个思想终于在美国的La Port( Indiana)安装了世界第一个商用自动交换机。

　　考劳罗夫（Korolev)

　　1906年12月30日生于苏联的Zhitomir。1966年1月14日在莫斯科去世。从1947年开始，考劳罗夫指导苏联火箭设计，在1957年10月4日发射了第一颗人造地球卫星。他负责指导更多的现代火箭的开发工作。火箭技术对人造地球卫星的发射是非常重要的。他还指导包括Molniya-1通信卫星系列在内的很多卫星的开发工作。

　　赫兹

　　1857年2月22日生于德国的汉堡，1894年1月1日在波恩去世。赫兹在于1887~1888年在Karisruhe大学发现电磁波。1887年赫兹验证了电磁波的存在。证明了麦克斯威尔的电磁场的理论。赫兹的发现是无线电技术的基础，也是后来广播和电视的发展的基础。

　　伏特

　　1745年2月18日生于意大利的科摩（Como），1827年3月5日在科摩去世。伏特研究利用化学反应产生电。他发现第一个电荷，他是开发通信用电池的先驱。

　　特斯拉

　　1856年7月10日生于塞尔维亚的斯密廉（Smilian）。1943年1月7日在纽约城去世。特斯拉研究交流电和高频无线电波。在1899年他演示了不用导线传送电能的实验，并在美国克罗里达州建设一座发射台，它可以清楚的接收到一千里外的信号。他发明了两个电路间感应耦合系统。他得到了一百多项专利，例如电容器的制造，电导体的绝缘，频率表等。

　　波特

　　1845年9月11日生于法国的Magneux。1943年3月28日在法国的Sceaux去世。他用终生来开发一种快速印字电报。当他成功的改进了各种装置后，在国际电器展览会上演示了能同时发送六种信息的设备。波特系统在全世界的地面和水上通信链路使用70多年。

　　李·德·福利特（Lee de Forest）

　　1906年他在夫莱名的二极管上又加上一个电极，他的三级管改善了接收并可以进行放大。

　　有线与无线两种通信方式相比较，前者具有可靠性高、成本低、适用于近距离固定通信等特点；后者则具有灵活、不受地域限制、通信范围广等优点，但也存在易受干扰、保密性差等方面的不足。