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标题: 迈向自由通信空间——无线通信技术回眸与展望
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年10月14日21:20:24 星期一), 站内信件

迈向自由通信空间——无线通信技术回眸与展望

　　特殊的通信需求以及电磁理论、电子管、半导体乃至太空技术的进步使无线电
通信技术产生并获得发展，它使通信脱离了固定线路的束缚，将人类通信带入崭新
的无线电通信时代。但这一时期，无线通信多用于特殊领域，作为固定电话的补充
手段。

　　距离产生了通信的需求，距离的增加也带来了通信方式的变革。最早的无线通
信──“烽火通信”是视觉距离的通信方式；随着距离的扩大，有线通信实现了地
理距离的通信；而信息交流全球化使通信距离进一步扩大，无线通信让人们实现了
地球距离甚至是星球距离的通信。无线通信不只延伸了人类的通信距离，回顾百年
来现代通信的发展历史，从有线通信到无线通信，反映了人类通信需求从受束缚向
自由移动方向前进的必然趋势。而以电子技术、微处理技术进步为基础的无线通信
技术的快速发展，也向人们昭示── 以无限制自由通信为特征的个人通信时代是
人类通信的未来。

　　现代无线通信始于１９世纪末的无线电通信，在２０世纪初到７０年代的漫长
岁月里，无线电通信技术得到发展和广泛应用，它为人类提供了一种崭新的通信手
段。无线电通信的出现和发展得益于电磁理论的产生和完善，同时电子技术如电子
管和晶体管技术等成为无线通信技术的基础，人们对无线电频率利用技术的不断发
展也推动了无线电通信的前进。

　　最早的无线电通信是无线电报通信。１８９５年，意大利人马可尼最早试验成
功了无线电报机。而在１９１２年，莫尔斯无线电报在一次海上遇难中挽救了６９
５人的生命，这件事向人们证明了无线通信的重要性。

　　无线电报发明后，人们开始了无线语音通信的研究。在２０世纪初到２０世纪
７０年代，以电子管和半导体的应用为基础，无线电话技术出现并走向商用。但在
这一时期，无线电话系统容量较小，移动终端受电子技术的束缚，难以实现针对个
人用户的便携化。

　　１９０６年，美国人弗雷斯特发明了真空三极管，这为无线电话通信奠定了基
础。１９２１年，美国底特律和密执安警察厅开始使用车载无线电台，这是最早的
无线话音通信应用。第二次世界大战以后，电子管技术和频率调制技术是无线电话
业务成为现实。１９４６年美国在圣路易丝城建立了世界上第一个公用汽车电话系
统，以后，加拿大、荷兰等陆续开设了公用汽车电话业务。在此时期的接续通话主
要是通过话务员来完成，网络大多属于二级结构，采用大区制，可用的频道很少，
有些系统还是人工转接的。由于其使用不方便，无线频谱利用率低等，所以发展缓
慢。

　　５０年代以后，由于半导体技术的引入，无线移动系统进一步自动化。从６０
年代中期到７０年代中期，出现并推广了自动交转式的三级网络结构，由于频率合
成器的出现，使频道数目增加，频道的自动选取和控制技术也使频谱利用率有较大
提高，用户使用方便，增加了一些保密性，于是这种网络结构在世界各地迅速普及
。美国的“改进型移动电话系统”，德国的Ｂ系统等就是在这一时期建成的。但由
于这种系统的频谱利用率仍不够高，因此无法容纳日益增加的用户。

　　早期的移动电话，它具有一定的移动性，但其服务的对象不是个人用户，因此
它没有成为一种普遍通信方式为大众所接受，但无线电话技术使话音信息交流从固
定线路中解放出来，使通信的双方获得了前所未有的自由，它的发展将一种全新的
通信观念带给人类，为无线通信技术的发展指明了方向。

　　无线通信具有无介质传输的特性，这一特性也被应用于通信传输领域。１９３
４年，人们就开始利用微波无线电系统传送电话横越英吉利海峡。１９４７年，美
国贝尔研究所在纽约与波士顿之间建立了宽带模拟微波中继系统。７０年代以后，
数字微波通信系统开始投入使用。

　　１９５７年１０月，苏联科学家把第一颗人造卫星送上天空，从而揭开了人类
科学的新纪元，而微波通信和人类空间技术的结合产生了卫星通信。１９６０年８
月，美国发射了“回声１号”卫星，这是人类使用人造天体实现通信所迈出的第一
步，从此，无线通信又开辟了空间通信的新领域。１９６５年，世界上第一颗商业
同步卫星″晨鸟″上天，这标志同步卫星通信进入实用阶段。在此之后，同步轨道
卫星通信得到了快速发展。

　　微波通信和早期的卫星通信，使无线通信的应用领域得到进一步拓展，也使无
线通信技术得到进一步完善，但它们主要还是作为有线通信的补充。

　　２０世纪前期，是无线通信的发展时期。在此期间，固定电话是主要的通信方
式，无线电通信主要应用在特殊领域，但无线技术已开始为人类展示了一个崭新的
通信空间，同时也孕育着一场通信领域的革命。

　　当无线电通信将通信从固定线路中解放出来，移动性和个人化成为人们对通信
日益强烈的新需求，集成电路技术和微处理器的成熟、蜂窝系统的发明以及无线接
入技术的进展将无线通信带入了移动通信时代。这个时代，移动通信成为大众普遍
接受的通信方式，移动通信呈现出加速发展并超越固定电话的趋势。

　　７０年代以来，大规模集成电路器件和微处理器的发展打开了实现复杂系统的
大门。在此背景下，蜂窝移动电话系统被发明，同时移动通信终端逐步实现了便携
化甚至是袖珍化，而ＦＤＭＡ（频分多址）、ＴＤＭＡ（时分多址）、ＣＤＭＡ（
码分多址）等无线接入技术也使移动通信走向完善。特别进入８０年代，移动电话
技术的发展和成熟将无线通信带入了一个新的时代──移动通信时代。这一时代，
通信的个人化作为一种革命性的观念深入人心，移动通信的服务对象也向个人用户
转移，方便灵活的便携手机向传统的固定电话机提出有力挑战。移动电话的大发展
使面向大众提供个人服务，成为无线通信在新时代的主旋律，卫星通信、无绳电话
等无线通信技术也在向这一方向发展。

　　模拟蜂窝移动通信系统的出现是移动电话历史上一个重要的里程碑。７０年代
，美国贝尔实验室研制成功了先进移动电话系统ＡＭＰＳ并于１９７９年在芝加哥
试运行，这是世界第一个蜂窝模拟移动通信系统。进入８０年代，模拟蜂窝移动通
信技术走向成熟并在全世界得到广泛应用。到９０年代初，模拟蜂窝移动通信网占
了全是界移动通信网的大多数，并使移动电话业务得到快速普及，１９９１年，欧
洲模拟蜂窝移动电话用户已达到近５００万。

　　模拟蜂窝系统的技术特点是采用基于频率复用概念的蜂窝技术，从而实现网络
的大范围覆盖。它采用ＦＤＭＡ技术，以频率调制的模拟语音传输为技术，一般容
量为几十万用户。

　　模拟蜂窝移动通信的发明和应用，拉开了移动电话大发展的序幕，也将人类通
信带入了崭新的移动通信时代。模拟移动通信被称为第一代移动通信。然而，模拟
蜂窝系统也有技术上的弱点。首先，网络容量难以有更大突破；其次，不同的网络
系统不能向用户提供兼容性，难以实现漫游；第三，业务单一，无法支持新业务和
增值业务。

　　为此，人们开始着手研究新的移动通信系统。在研究过程中，以大规模集成电
路为基础的数字信号处理技术的发展和应用，使人们抛开模拟技术采取了数字传输
技术，同时ＦＤＭＡ技术也被新的技术所取代。８０年代初，欧洲开始了ＧＳＭ系
统的研究，１９９１年，ＧＳＭ系统投入商用。１９９０年４月美国批准了数字蜂
窝通信标准２Ｓ－５４，即Ｄ－ＡＭＰＳ，１９９３年又通过了ＩＳ－９５ＣＤＭ
Ａ系统。

　　ＧＳＭ以ＴＤＭＡ技术为基础，ＣＤＭＡ以ＣＤＭＡ技术为基础。尽管采取的
技术不同，但数字蜂窝系统具有许多共同的特点：首先，在语音传输方面采用了数
字方式；其次，都沿用了实践证明行之有效的蜂窝技术；第三，网络容量比模拟蜂
窝系统有巨大的提升；第四，支持同一标准不同运营网络之间的漫游。第五，支持
除话音业务外的增值业务。

　　数字蜂窝移动通信技术的出现代表了移动通信数字化和国际化的潮流，它使移
动电话技术走向成熟。数字移动通信被称为第二代移动通信。自数字蜂窝系统投入
商用以来，其用户规模呈爆炸性增长。数字蜂窝技术成为当今移动通信的主流技术
。

　　除了移动电话网络技术的发展外，移动终端的便携化对移动通信时代的到来起
到了重要作用。由于集成电路技术的出现和发展，移动电话从几十公斤的“车载台
”变为可以装到提包里的砖头式“大哥大”，又变为今天可以装到口袋里的“手机
”。

　　蜂窝移动电话的广泛应用使无线通信成为面向大众的普遍通信方式，这一通信
方式以其个人性和移动性的特点对传统的固定电话通信方式提出了有力的挑战，而
移动电话也带动无线通信向以个人用户提供通信服务为重点转移。

　　在此背景下，卫星通信领域提出了全球卫星移动个人通信（ＧＭＰＣＳ）的概
念，即利用卫星为个人用户提供手持化的移动通信服务，低、中轨道移动通信卫星
系统的建设和商用为卫星移动个人通信时代拉开了序幕，铱系统、ＩＣＯ系统、全
球星系统等都是这样的系统。尽管目前此类通信方式发展并不尽如人意，但它在特
殊领域发挥着其独特的作用。

　　个人用户对移动通信业务的需求也促使无绳电话技术得到发展。无绳电话从只
能依赖于固定电话线路用于室内，已发展成为可以在一个国家甚至一个洲漫游的移
动通信技术。

　　除以上的移动话音通信技术外，无线寻呼作为一种面向个人用户的单向无线通
信手段也得到了较快的发展。

　　２０世纪后叶，由移动通信技术引发的移动通信革命深刻改变了人们的通信观
念，同时也深刻改变着世界通信格局，人们开始重新定位固定通信和移动通信的关
系。移动电话用户的爆炸性增长使人们看到了移动通信的巨大潜力，卫星移动通信
、无绳电话通信等带有强烈个人通信色彩的技术得到蓬勃发展。当无线通信进入到
移动通信时代，个人通信的概念开始深入人心。

　　移动通信时代实现了话音的个人移动，但通信的全球化和通信方式的多样化仍
没有实现，人们渴望个人通信时代的到来，而微电子技术特别是计算机技术以及无
线频率利用技术的进一步发展，将使这一渴望在未来实现。

　　无线技术的发展将一个美好的梦想装进人们心中，那就是个人通信──任何人
在任何时间、任何地点与其他任何人进行任何方式的信息交流。不远的将来，基于
宽带ＣＤＭＡ技术和计算机多媒体技术的第三代移动通信系统将在全球实现商用，
它将把人类通信带到全球个人多媒体通信时代。而在更远的未来，无线通信技术将
使个人通信的梦想最终实现。

　　人类在９０年代中期进入了信息时代，集成电路的规模和能力迅猛增加，计算
机技术得到前所未有的大发展，多媒体信息处理技术也逐渐成熟。信息交流呈爆炸
性增长和全球化趋势，多媒体信息流逐渐将话音流挤下霸主宝座。在这一背景下，
人们加速了第三代移动通信技术的研究。

　　第三代移动通信系统最初称为未来公众移动通信系统?ＦＰＬＭＴＳ　，后改
名为ＩＭＴ－２０００，意指在２０００年左右开始商用，工作于２０００ＭＨ
ｚ频段上，初始数据速率达到２Ｍｂｐｓ。去年３月，ＩＭＴ－２０００无线接口
标准大格局确定下来，除６个卫星接口技术外，地面无线接口技术被分为两大类：
ＣＤＭＡ与ＴＤＭＡ，其中ＣＤＭＡ占据主导地位。ＣＤＭＡ又分成了ＦＤＤ直接
序列、ＦＤＤ多载波以及ＴＤＤ三种技术。这几项技术覆盖了美国提出的ｃｄｍａ
２０００技术和欧洲提出的Ｗ－ＣＤＭＡ技术等，我国提出的ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技
术也包含其中。目前ＴＵ已基本完成了第三代移动通信无线接口部分标准的制定，
明年，网络部分标准也将完成。第三代移动通信系统将在新的世纪，在全球大规模
建设并投入商用。

　　第三代移动通信的技术有如下特征：首先，用户可以在全球实现漫游；其次，
用户除可进行话音通信还可进行移动的多媒体通信；第三，它将把固定网、卫星网
和地面移动网结合成一个综合的整体网络，将个人通信进程向前推进。实现２Ｍｂ
ｐｓ的数据通信速率是第三代移动通信系统的第一阶段目标，未来，它还将提供更
高速率的数据传输。

　　具备多媒体功能的移动通信终端是实现第三代移动通信的重要环节。当前，第
三代移动终端已经出现，它结合了超大规模集成电路、多媒体信息处理技术等，实
现了话音、数据、视频等多种通信方式的融合。

　　在第三代移动通信标准的制定过程中，为了适应因特网业务的需求，较低速率
的移动数据通信技术也获得了快速发展。首先是ＷＡＰ技术，它可以基于现有的第
二代移动通信网络，实现低速率的因特网访问，目前这一技术在全球已获得了较广
泛的应用。但由于其受到现有通信速率的限制，以及应用开发、收费的问题，ＷＡ
Ｐ在中国的推广受到了一定制约。第二代和第三代移动通信的过渡技术ＧＰＲＳ目
前正受到全球ＧＳＭ运营商的重视，这项技术基于现有ＧＳＭ网络，能提供高达１
００余ｋｂｐｓ甚至更高的传输速率，且其具有永远在线，按浏览和内容收费的特
点，因此被业内人士普遍看好。今年，ＧＰＲＳ的建设工作将会在国内及国际广泛
展开，它的应用将给移动数据通信的发展带来一次飞跃。目前，一些专家认为，在
大规模发展第三代移动通信系统之前，需要着重发展过渡代的移动数据通信业务，
因为此类系统基于现有的移动网络，可以保护原有投资，充分利用已有资源。此外
，移动数据通信的发展将有利于培育移动数据市场和用户，为未来第三代的宽带多
媒体移动市场提供足够的用户基础，使第三代系统建成时不至于出现有业务无市场
的尴尬局面。但专家也指出，第三代移动通信系统是必然的发展趋势。

　　移动通信未来的趋势是什么呢？移动通信技术专家指出：首先，从移动通信与
固定通信的关系来讲，未来的移动电话业务将超过固定电话，但长期内移动电话和
固定电话将共存并相互补充。而在数据通信领域，更高速率的数据通信业务仍将以
固定网络为主。其次，从技术本身来讲，随着移动通信用户规模的扩大和业务种类
的增加，将向频谱利用率更高的技术发展。从目前来看，当前的ＴＤＭＡ技术将在
下世纪让位给宽带ＣＤＭＡ技术。第三，从业务角度看，移动通信将从较单一的业
务向综合业务方向发展，同时移动服务的灵活性和方便性以及个人性将得到更大限
度的发挥。第四，移动通信网络结构正在经历一场深刻的变革，现有电路交换网络
向ＩＰ网络过渡的趋势已不可阻挡，ＩＰ技术将成为未来网络的核心关健技术。在
业务控制分离的基础上，网络呼叫控制和核心交换传送网的进一步分离，使网络结
构趋于分为业务应用层、控制层以及由核心网和接入网组成的网络层。目前，业内
已达成共识，未来的第三移动通信系统将是一个全ＩＰ的网络。

　　回顾历史，展望未来，无线通信从无线电通信时代到移动通信时代再到未来的
个人通信时代，反映出了人类对通信需求从受束缚到摆脱束缚，从固定到自由移动
，从单一话音到任意形式方向发展的趋势。而微电子技术、计算机技术、无线频率
利用技术等的发展，使这些趋势逐步得以实现。无线通信技术的成长和近年来的快
速发展表明，具有充分通信自由的个人通信时代必将到来。

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“ 时间最珍贵的不是‘得不到’和‘已失去’，
而是现在能把握的幸福。”
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