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661從電報(bào)到5G通訊，實(shí)際上是個(gè)關(guān)于頻譜的故事，100多年來(lái)，如何更有效率的利用頻譜，如何在有限頻譜中獲得更高的傳輸率，成為無(wú)線通訊領(lǐng)域眾多天才和企業(yè)巨頭們持續(xù)攻克的目標(biāo)。電話、電報(bào)、電視、網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)等深刻改變?nèi)祟惿鐣?huì)發(fā)展進(jìn)程的發(fā)明，精確的折射出了人類掌握和使用頻譜的能力。
今天，我們要回歸到我們更為熟悉的領(lǐng)域，為各位揭開(kāi)短短幾十年中，模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的通訊轉(zhuǎn)變，從中也記錄下了人類如何走向5G時(shí)代的故事。
模擬通訊時(shí)代：隨地通話的奇妙與哀愁
19世紀(jì)電報(bào)的發(fā)明，第一次將人類的信息傳遞速率提升至每秒30萬(wàn)公里，遠(yuǎn)隔七大洲五大洋的各國(guó)民族在巴別通天塔倒下后，終于有了重新交匯的可能。但誰(shuí)也不會(huì)想到，短短的二十多年后，亞歷山大貝爾在送話筒中喊出的第一句求助語(yǔ)句，會(huì)成為開(kāi)啟全球通訊革命的起點(diǎn)，有線電話從此應(yīng)運(yùn)而生，遠(yuǎn)隔千里之外也能讓對(duì)話即時(shí)回蕩耳畔。
幾乎就在電話發(fā)明的100年之后的1986年，世界第一套商用移動(dòng)通訊系統(tǒng)在芝加哥誕生，其采用模擬信號(hào)傳輸，將介于300Hz到3400Hz的語(yǔ)音轉(zhuǎn)換到高頻的載波頻率MHz上，從而實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音傳輸。至此，人類正式邁入即時(shí)語(yǔ)音通訊的時(shí)代，隨時(shí)隨地拿出拉風(fēng)的大哥大撥打電話成了那個(gè)時(shí)代的標(biāo)志。
然而模擬通信的弊端也非常明顯，由于用戶線上傳送的電信號(hào)是隨著用戶聲音大小的變化而變化的，而這個(gè)變化的電信號(hào)無(wú)論在時(shí)間上或是在幅度上都是連續(xù)的，因此模擬信號(hào)對(duì)于頻譜的利用率極低，并且容易受到外界干擾，經(jīng)常會(huì)遇到串號(hào)或是盜號(hào)的問(wèn)題。
更為重要的是，以當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，大哥大所采用的天線技術(shù)和模擬信號(hào)處理技術(shù)水平直接決定了產(chǎn)品的好壞，在厚重電池和長(zhǎng)天線的影響下，大哥大丑陋的磚塊外觀不但不方便攜帶，續(xù)航和信號(hào)都不容樂(lè)觀，用戶常常需要在高處尋找信號(hào)。
雖然模擬時(shí)代的通信需要花費(fèi)高額的成本，但妙不可言的通話體驗(yàn)卻吸引了一大批擁躉，而別著急，GSM時(shí)代即將來(lái)臨，他將正式開(kāi)啟移動(dòng)通信的2G時(shí)代!
GSM一統(tǒng)天下：短信登上歷史舞臺(tái)!
GSM全名為Global System for Mobile CommuNIcations，作為第二代移動(dòng)通信技術(shù)，它最初的開(kāi)發(fā)目的就是讓全球各地均可以使用同一個(gè)移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn)，甚至讓用戶手持一部終端就能在全球任意區(qū)域使用。
相比第一代模擬信號(hào)通信，GSM的數(shù)字通信信號(hào)是一種離散的、脈沖有無(wú)的組合形式，是負(fù)載數(shù)字信息的信號(hào)，因此GSM系統(tǒng)擁有出色的頻譜利用率，同時(shí)每個(gè)信道的傳輸帶寬也有所增加。反映到實(shí)際應(yīng)用中，基于數(shù)字傳輸和更高語(yǔ)音編碼的啟用，GSM時(shí)代的信號(hào)強(qiáng)度和通話質(zhì)量有了突飛猛進(jìn)的提高，以往拿著手機(jī)到處尋找信號(hào)的情況一去不復(fù)返。
同時(shí)，更高的傳輸帶寬也首次為手機(jī)帶來(lái)了數(shù)據(jù)傳輸能力，雖然它的傳輸速率最初只有可憐的每秒9.6-14.4Kbit，但卻已經(jīng)足夠滿足文字傳輸?shù)男枨?，而這正是短信功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。
GSM標(biāo)準(zhǔn)所引領(lǐng)的2G時(shí)代，也是全球移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)爭(zhēng)奪戰(zhàn)的開(kāi)始。在GSM普及后，在歐洲以諾基亞和愛(ài)立信為首的手機(jī)產(chǎn)品開(kāi)始攻占美國(guó)和日本市場(chǎng)，它們的售價(jià)不僅變得更為低廉，體積更是小到足夠塞入口袋，因此僅僅不到10年之后，諾基亞就憑借塞班智能手機(jī)成為全球最大的手機(jī)制造商。
3G迎來(lái)無(wú)線浪潮：移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)成為可能
隨著用戶對(duì)于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)需求的不斷加大，原先緩慢的GSM網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不足以承載，因此第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的建立已經(jīng)箭在弦上，于是乎我們熟知的WCDMA、CDMA2000以及TD-SCDMA應(yīng)運(yùn)而生。
事實(shí)上關(guān)于3G網(wǎng)絡(luò)的誕生，還有個(gè)眾所周知的小故事。1940年，第二次世界大戰(zhàn)在歐洲戰(zhàn)場(chǎng)打得如火如荼，美國(guó)女演員海蒂拉瑪和她的作曲家丈夫?yàn)榱藥椭绹?guó)軍方制造出能夠抵抗納粹德國(guó)電波干擾以及竊聽(tīng)的通信技術(shù)，首次提出了擴(kuò)頻以及跳頻技術(shù)概念，并在隨后獲得了相關(guān)專利。不過(guò)隨著二戰(zhàn)的結(jié)束，海蒂拉瑪?shù)难芯恐鸩绞チ塑娛乱饬x，但她絕沒(méi)有想到，這兩項(xiàng)劃時(shí)代意義的技術(shù)成果會(huì)成為半個(gè)世紀(jì)后徹底改變整個(gè)世界。
