無線通信

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無線通信（wireless communication，radio communication ，wireless transmission）

　　無線通信是指用電磁波來攜帶數據進行通信的方式，因為電磁波不需要任何介質來傳導，所以人們把這種通信方式稱為無線通信。

　　無線通信主要包括微波通信和衛星通信。微波是一種無線電波，它傳送的距離一般只有幾十千米。但微波的頻帶很寬，通信容量很大。微波通信每隔幾十千米要建一個微波中繼站。衛星通信是利用通信衛星作為中繼站在地面上兩個或多個地球站之間或移動體之間建立微波通信聯繫。

　　通常所說的數據可以分為兩種，一種是模擬數據(AnalogData)，另外一種是數字數據(DigitalData)。模擬數據是指取值連續變化的數據，比如直接採樣得到的聲音數據；數字數據是指取值為離散值(例如0和1)的數據，比如將聲音信號數字化後所得到的數據。電腦中存儲的數據一般都是數字數據。

　　數據在通信中的運載方式一般也有兩種，一種是使用模擬信號(AnalogSignal)來運載，另外一種是使用數字信號(DigitalSignal)來運載。模擬信號是指運載數據的物理參數(比如說電壓值)連續變化的信號，而數字信號是指運載數據的物理參數(比如說電壓值)僅取離散值的信號(比如說0、1)。對於無線通信來說，一個重要的特點是無線電波只能攜帶模擬信號，所以若想用無線電波來運載數字數據，必須先通過調製將數字數據轉化為模擬信號。然而，有線通信則不同，它既可以使用模擬信號來運載數據，也可以使用數字信號來運載數據。

　　由於無線網路的建設不像有線網路那樣受地理條件限制，而且無線通信用戶不像有線通信用戶那樣受電纜限制，特別是可以進行移動通信，所以無線通信網得到了廣泛應用。目前主要的無線通信網按通信覆蓋範圍，主要分為衛星通信、上百公裡範圍內的微波通信、幾十公裡內的移動通信、百米內的無線區域網和十米範圍內的個人區域網。

　　與有線通道通信網相比，無線通道通信網的安全有以下三個方面的差異：一是由於無線通道是開放通道，很容易被竊聽或插入；二是除了傳統的針對消息的安全外，無線通道中還有用戶位置、身份等需要保密的內容；三是對移動通信，由於移動終端一般處理能力較低，無線通道一般帶寬較小。因此需要專門為無線通信設計合適的安全協議。隨著移動通信和網際網路的迅猛發展，通過移動設備使用網際網路服務的需求自然產生。但是，移動網際網路不能簡單地將移動通信網和網際網路結合而成，其原因有兩二：一是主要的網際網路技術是針對電腦網路設計的，而移動終端的計算能力和資源一般遠遠小於電腦的；二是移動通信的數據傳輸率也無法承受網際網路服務的較大數據量。因此，必須建立適合移動網際網路的網路協議和網路資源。為此，1997年以諾基亞、愛立信、摩托羅拉和UnwiredPlanet為首的無線設備製造商組成了WAP(wirelessapplicationprotoc01)論壇，旨在制定統一的無線服務應用框架和網路協議。WAP論壇迅速得到眾多生產商和服務商的支持，分別於1998年和2001年公佈了WAPl．0和wAP2．0。

　　無線通信技術的發展可以追溯到19世紀中期。1864年JamesMaxwell在倫敦英國皇家學會發表的論文中首次提出了電場和磁場通過其所在的空間中交連耦合會導致波傳播的設想；1887年HeinrichHertz通過實驗證實了電磁能量可以通過空間發射和接收；1901年GuglielmoMarconi成功地實現了無線電信號(radiosignals)橫越大西洋的傳遞，從此無線電技術正式誕生。從1920年的無線電通信和1930年的TV傳輸，到1980年的行動電話和1990年的全球定位系統(GPS)，以及當今的移動通信和無線區域網(wLAN)，射頻集成電路在其中均扮演著非常重要的角色，它的發展大大推動了無線通信技術的發展。

　　蜂窩移動通信從20世紀80年代出現到現在，已經發展到了第三代。目前業界正在研究面向未來第四代移動通信的技術；無線城域網(WMAN)、無線區域網和無線個域網(wPAN)技術的寬頻無線接入也在全球不斷升溫，寬頻無線用戶數增長勢頭強勁；衛星通信以其特殊的技術特性，已經成為無線通信技術中不可忽視的一個領域；手機視頻廣播作為一種新的無線業務與技術，正在成為目前最熱門的無線應用之一。

　　克拉克

　　1917年出生英格蘭的Minehead。在蘇聯（USSR）發射第一個人造地球衛星Sputnik-1前12年，克拉克於1945年在“無線世界”中發表文章建議利用靜止衛星實現世界範圍的無線電覆蓋。從此，衛星通信成為世界通系統的非常重要的組成部分。克拉克的其它發明有地球觀測的衛星平臺的利用和操作靈活的低加速的星際間飛行的太陽帆。

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

　　晶體管是由在美國貝爾實驗室工作的這三位物理學家於1947年發明的。晶體管可以檢波，放大，整流並能將其打開和關閉。他們非常小，便宜，能耗非常小。

　　莫爾斯

　　1791年4月27日生於美國麻薩諸塞州查爾斯頓市。1872年4月日在紐約城去世。莫爾斯是電磁紀錄電報的發明者，是點劃電報碼的開發者，即稱為莫爾斯碼。莫爾斯在其早年酷愛藝術，一直到1832年，在41歲的時候，莫爾斯完成了他的電報的設計，在1837年8月進行公開演示。莫爾斯提出專利申請，獲得美國專利。但他向國會申請貸款建設實驗性公眾電報線路直到1843年才獲得批准。最後在1844年5月24日莫爾斯從華盛頓向巴爾地摩（60公裡）發送了他的第一次電報。雖然電報現在已在很大程度上被較多的現代通信業務代替，但莫爾斯的最初的概念仍在使用並且莫爾斯碼仍然保持為發送信息的通用標準。

　　貝爾

　　於1847年4月3日生於蘇格蘭的愛丁堡。1922年8月2日在Baddeck去世。1876年3月10日貝爾在美國波斯頓宣佈“瓦特森先生來了，我需要您”，組成第一個智能句子在電話線里傳送。雖然有一些其它發明者在所建議的系統上將聲音在一定的距離傳送，但貝爾是第一個獲得發明專利的。僅在兩年後，1878年3月25日他做出瞭如下預測：“電話電纜可以鋪在地下或架空，利用支線將私人住宅，鄉村，商店，工廠等連接起來，通過主電纜和中心交換實現任何兩個地方的直接通信是可能的。我相信，電話面向公眾是必然的結果，不僅如此，我確信，在將來，電線將不同城市的電話公司的電話局連接起來，一個人能夠與不同地方的人打電話”。貝爾不但在29歲時發明瞭電話，他在電信和航空方面有許多發明。他整個一生還努力幫助聾啞人。

　　馬克尼

　　於1874年4月25日生於義大利的寶龍那（Bolongna）。1937年7月20日在羅馬去世。作為一個學生的馬克尼對電磁和赫茲波的應用特別感興趣。1896年6月2日他申請了他的第一個關於無線電的專利。馬克尼是高度實踐和企業化的人，他很快將他的發明商業化，並於1897年7月在倫敦建立他的第一個無線電報公司。在1899年，他操縱發送跨英吉利海峽的無線電信號。1901年發送了跨大西洋（從英格蘭的康沃爾到荷蘭的信號山）的信號。1907年，開通了大西洋彼岸的無線電業務，1909年他獲得了諾貝爾物理獎。1920年在改進的馬克尼公司演播室開始聲音廣播。在1924年，他發明瞭能提供世界範圍通信業務的天波傳輸。馬克尼的一生都貢獻給無線電通信的發展並由他自己或其領導的公司共獲得近800項專利。

　　波波夫

　　1859年3月16日生於烏克蘭。1906年1月13日在聖彼得堡去世。波波夫是聖彼得堡附近的Kronstadt的諾羅斯皇家海軍學校的物理講師。在赫茲演示他的電磁波的存在之後，波波夫進行了利用接收機監測電磁波存在的實驗。在1895年5月7日向諾羅斯物理和化學學會演示了他的實驗，幾天後，在喀琅施塔德斯基提出報告。該報告的結論是試驗的目的，“是為了顯示在一定距離不用導線傳送信號在理論上是可行的，換句話說，發送無線電報，必須藉助電磁發射”。

　　斯戳格（Strowger）

　　1838年生於Rochester附近。1902年去世。在1889年他發明瞭自動電話交換機，他覺察到由於設計或差錯，本地電話操作者將其業務電話接到他的競爭對手的電話局。因此，他有了自動電話交換機的設想，根據這個思想終於在美國的La Port( Indiana)安裝了世界第一個商用自動交換機。

　　考勞羅夫（Korolev)

　　1906年12月30日生於蘇聯的Zhitomir。1966年1月14日在莫斯科去世。從1947年開始，考勞羅夫指導蘇聯火箭設計，在1957年10月4日發射了第一顆人造地球衛星。他負責指導更多的現代火箭的開發工作。火箭技術對人造地球衛星的發射是非常重要的。他還指導包括Molniya-1通信衛星系列在內的很多衛星的開發工作。

　　赫茲

　　1857年2月22日生於德國的漢堡，1894年1月1日在波恩去世。赫茲在於1887~1888年在Karisruhe大學發現電磁波。1887年赫茲驗證了電磁波的存在。證明瞭麥克斯威爾的電磁場的理論。赫茲的發現是無線電技術的基礎，也是後來廣播和電視的發展的基礎。

　　伏特

　　1745年2月18日生於義大利的科摩（Como），1827年3月5日在科摩去世。伏特研究利用化學反應產生電。他發現第一個電荷，他是開發通信用電池的先驅。

　　特斯拉

　　1856年7月10日生於塞爾維亞的斯密廉（Smilian）。1943年1月7日在紐約城去世。特斯拉研究交流電和高頻無線電波。在1899年他演示了不用導線傳送電能的實驗，併在美國克羅里達州建設一座發射台，它可以清楚的接收到一千裡外的信號。他發明瞭兩個電路間感應耦合系統。他得到了一百多項專利，例如電容器的製造，電導體的絕緣，頻率表等。

　　波特

　　1845年9月11日生於法國的Magneux。1943年3月28日在法國的Sceaux去世。他用終生來開發一種快速印字電報。當他成功的改進了各種裝置後，在國際電器展覽會上演示了能同時發送六種信息的設備。波特系統在全世界的地面和水上通信鏈路使用70多年。

　　李·德·福利特（Lee de Forest）

　　1906年他在夫萊名的二極體上又加上一個電極，他的三級管改善了接收並可以進行放大。

　　有線與無線兩種通信方式相比較，前者具有可靠性高、成本低、適用於近距離固定通信等特點；後者則具有靈活、不受地域限制、通信範圍廣等優點，但也存在易受干擾、保密性差等方面的不足。