无线通信的起源

一项新的技术可以在较短的时期内带来惊人的成果，而且在此后很长一段时间内一直影响人们的生活，但是任何一项好的技术都不会在一瞬间平地而起，每一项技术都需要一个很长的酝酿和发展的过程。移动通信技术也是如此，移动通信在大发展之前，已经有了多年的技术积累。我们先来回顾一下无线通信发展初期的情形。

1831年，英国人迈克·法拉第发现了电磁感应现象。1864年，英国人詹姆斯·麦克斯韦在前人研究的电磁现象的基础上，提出了电磁波理论，用数学方法论证了任何电的波动可以在远处产生感应，并推导出电磁波与光具有同样的传播速度。

1887年，德国人海因里希·赫兹把电磁波理论变为现实。当时赫兹在柏林大学师从赫尔曼·赫尔姆霍尔茨学物理，在赫尔姆霍尔茨的鼓励下，赫兹潜心研究麦克斯韦电磁理论，并决定以实验来证实麦克斯韦理论。赫兹设计了一个火花发生器，由感应线圈的高电压产生电火花，并设计了一个接收器来测试是否有电磁波存在。接收器被放在距火花发生器约10米处，当发生器产生电火花时，赫兹发现在接收器端也有小小的电火花产生。他用接收器在距火花发生器不同距离处反复测试加以证实。赫兹将测试到的电磁波的频率与波长相乘，得到电磁波的传输速度，出现结果正如麦克斯韦预测的一样——电磁波传播的速度等于光速。这个实验证明了电磁波不仅存在于理论，而且是确确实实存在的现象。这样，由法拉第开创、由麦克斯韦总结的电磁波理论取得了突破性的进展，为此后无线电的应用奠定了基础。

不过，当时连赫兹本人都没有想到他的实验将会给人类带来巨大的变化。他说：“其实，这没什么用。这只是一个实验，证明了麦克斯韦大师的理论是正确的。我们的肉眼无法看到这些神秘的电磁波，但是，它们确实存在。”当人们问他这些发现会有什么应用时，他说：“我估计，毫无用处。”

是的，在那个年代，确实没有人会想到这微弱的电火花的传送会带来无线电通信，推动广播、电视、雷达等一系列新技术的发展，更不会有人想到，百年以后，基于无线电技术的手机会成为每个人的必需品。

人们不会忘记赫兹的功绩，为了纪念赫兹，1930年，国际电工委员会决定将他的名字作为各种波动频率的单位。今天，我们只要提起无线电频率，都会说千赫（kHz）、兆赫（MHz）、吉赫（GHz），这里的“赫”（Hz），就指赫兹（Hertz）。

1837年，美国人塞缪尔·莫尔斯发明了电报，电报的问世为人类带来了新的通信方式。奥地利作家斯蒂芬·茨威格在其《人类的群星闪耀时》一书中，是这样描绘电报给人们带来的惊喜心情的：

初期的电报是有线电报，其通过架设在陆地上的线路传送信号。1850年，首条海底电缆跨越英吉利海峡，将英国与欧洲大陆连接起来。1866年，首条横跨大西洋的电报电缆投入使用，将北美洲与欧洲连接起来。

尽管如此，有线电报仍然受到线路的限制，有许多迫切需要使用电报的地方，由于缺乏线路而无法通信。

1894年1月1日，海因里希·赫兹因病去世。同年年末，意大利人伽利尔摩·马可尼尝试利用电磁波建立无线电报系统。他使用了火花感应线圈，并在感应线圈的初级电路中安装了一个用来控制放电的发报电键，这样就可以产生一串长短不一的电火花。

马可尼出生于意大利博洛尼亚，他的父亲是一个庄园主，家庭很富裕。马可尼对赫兹证明电磁波存在的实验非常感兴趣，整天琢磨，几乎到了着迷的程度。1894年，他在家里做了一个电波发生设备，不断试验，不断改进。不久，他的设备发射的无线信号已经可以传到一英里以外。

马可尼认为此事很有意义，但是苦于在当地找不到支持者。1896年，22岁的马可尼和母亲一起来到英国，英国邮政总局给了马可尼很大的帮助。只花了一年的时间，马可尼发明的无线电设备已经可以将无线电波传到12英里远的地方，马可尼申请了他的第一个专利。

1899年，马可尼发明的无线电设备的信号穿越了英吉利海峡。同年，他来到美国，将无线电报设备应用到美洲杯帆船赛上，使远离海岸的帆船都能随时保持联络。

当时许多物理学家都认为，无线电信号只能水平传播，因为地球是圆的，所以传输距离不会太远。但是马可尼坚信，无线电波可以沿着地球的表面传播。为了证明这一点，他尝试将无线电波从英国传送至美国马萨诸塞州的鳕鱼角，但这次远距离无线电波传送试验失败了。

马可尼没有灰心，他决定把距离缩短，再次试验。这次，他把地点选在相距2 100英里的英国西南角康沃尔的波尔杜和加拿大东南角的纽芬兰。在无线电信号从波尔杜发送时，马可尼团队把无线发射设备的功率调到最大，同时在接收点纽芬兰的山顶上架起了接收天线，原本他们准备把天线绑在一个气球上，但气球被大风吹走了，于是，他们把天线捆绑在一个用500英尺长的绳子拴着的风筝上。大功率加高天线，马可尼对这次试验充满信心。

1901年12月12日，马可尼接收到一个微弱的由三个连续的“点”组成的莫尔斯电码信号。莫尔斯电码由“点”和“划”组成，三个连续的“点”在莫尔斯电码中表示字母“S”。这表示马可尼的试验成功了，无线电波从英国的波尔杜跨越大西洋传到了加拿大的纽芬兰，实现了第一次跨越大西洋的无线电通信。

后来的研究证明，正如那些物理学家所说，无线电波确实是直线传播的，但是，当一定频段内的无线电波射向电离层时，其会从电离层反射回地面，反射回地面的无线电波还可以再射向电离层，然后再发射回来，通过多次反射，实现无线电波在地球表面的远距离传播。这是先前那些物理学家未曾想到的。

1909年，马可尼与发明了阴极射线管的德国物理学家卡尔·布劳恩一起获得诺贝尔物理学奖。

无线电通信的出现是通信史上的一次飞跃。从此，无线电通信不再需要架设线路，不再受通信距离限制，电信通信摆脱了依赖导线连接的方式。

无线电报很快就被广泛地应用于航海、运输、新闻等行业。马可尼公司的无线电报设备成为大型轮船的标配，经过培训的无线电报务员被称为“马可尼人”。轮船公司不仅将无线电报用于传送导航报告，还为乘船的旅客提供与陆上的通信服务。虽然这一服务价格高昂，但其仍然深受欢迎，电报的内容除了向家人报平安以外，还有用户通过电报下达股票买卖交割指令。

1912年4月14日，“泰坦尼克号”客运轮船与冰山相撞，船上的报务员沉着地发出求救电报。在所有收到电报的轮船中，离“泰坦尼克”号最近的是“卡帕西亚”号轮船，其于凌晨3:30最先赶到出事现场，向已经转移到救生艇上的旅客和船员提供救援，将约700名幸存者送到陆地。

在无线电报发展的同时，业余无线电台也开始发展起来，人们使用莫尔斯电码通过业余无线电台互相交流信息。1917年，业余无线电台爱好者已经超过6 000人。1921年，业余无线电爱好者通过测试证实，小功率的业余无线电台的信号也可以穿越大西洋。可以说，这些业余无线电爱好者最早利用无线电技术实现了人与人的远距离直接对话。

无线电报的出现是现代电信业的重大突破，但是人们并不满足于无线电技术仅用于电报，他们更希望通过这一技术实现话音通信。

没过多久，无线话音通信诞生了。20世纪20年代在美国出现了超外差式无线电接收机，20世纪30年代初，调幅制式的双向无线电话系统投入使用。1931年，无线电话服务被应用于海上客轮，轮船上的旅客可以在船上打电话，通过无线电波将话音信号传送到陆地，与公众电话网相连。20世纪30年代末，调频制式的无线电话系统诞生，到了20世纪40年代，调频制式的无线电话成为主流。

在第二次世界大战期间，无线通信技术被应用于军事。摩托罗拉为美国军队制造了手提式步话机，提供了可携带的双向通信功能。

第二次世界大战使很多城市变为废墟，二战结束后，当务之急是尽快恢复被战争摧毁和破坏的各种基础设施，特别是固定通信设施。于是，一度被冷落的民用无线电技术又开始发展了。

AT&T（美国电话电报公司）于1947年推出被称为MTS（移动电话系统）的车载式商用移动通信服务。该移动电话用户端设备重达36千克，安装在汽车上，在使用时，驾车人需要先接通总机，再由总机的话务员人工转接到市内电话的被叫方，操作十分不便。并且由于频率资源的限制，系统的容量很小，在纽约曼哈顿，在同一时间可使用这种移动电话的人不超过10个。

1969年以后市面上出现了可以自动接入公众电话网的车载移动电话系统，驾车人按下按钮，然后等待获得无线信道，在听到已获得信道的提示音后才能拨号。由于当时没有频率复用技术，使用者每次打电话需要占用60千赫的无线电频率，要知道，当时一个调幅广播电台仅需10千赫无线电频率，所以使用者通常要等待很长时间才能获得无线信道，有时甚至要等几个小时。

欧洲的移动通信服务始于20世纪50年代。瑞典电信先在斯德哥尔摩建立了一个移动电话试验系统，系统的结构很简单，其只用了一根天线，架设在琳蒂格水塔的顶上，就可以提供两个双工的无线信道。试验网取得成功以后，瑞典电信迅速扩大网络，1956年，斯德哥尔摩和哥德堡分别建立了移动电话系统，命名为MTA（移动电话系统A），使用的频段是160 MHz。这个系统一直运行到20世纪60年代，一共有125个用户，终端设备由SRA公司提供。

1965年，瑞典电信又开通了MTB（移动电话系统B），除了斯德哥尔摩和哥德堡，瑞典电信还在马尔默增设了网络。这使移动电话的性能有了改善，但是由于价格太高，网络只有2 000多个用户。

1971年，瑞典电信再次升级移动电话系统，新系统名为MTD（移动电话系统D）。MTD采用450 MHz频段，该系统一直运行到1987年，用户总数达到20 000户，共有700个话务员提供人工接续服务。1976年以后，丹麦和挪威也建立了MTD。

今天，有人把这些移动电话系统称为第0代移动通信系统（0G），这些系统包括美国的MTS（移动电话系统S）、北欧的MTD等。

这些无线电话系统因为采取大区制、大功率，频率无法实现复用，所以容量比较小，话音质量差。无线电话服务初期需要通过人工方式与公众电话网连接，后来虽然有了自动接续，但使用起来仍然很不方便。