信源–>发送器–>信道–>接收器–>信宿
日本2019年9月30日关闭了最后的寻呼机服务。寻呼机从诞生至今已经有50年了。
今年是无线广播电台诞生100年。很少有一种电子产品100年后还在使用。
100年前的电话，都需要人工转接，每一部电话线必须连接到电话局。
下图是瑞典首都斯德哥尔摩的电话塔。它从1887年至1913年是斯德哥尔摩主要的电话转接点之一，一共连接了大约5000条电话线。该塔在1913年退役，1953年因火灾而被拆除。
What
星联计划 StarLink 官方确认，它的卫星上网可以达到 100Mbps 的带宽，延迟很低，可以用于游戏和流媒体视频。
极简通信史：从1G到5G通信，到底经历了什么？
原创： 吴军 得到
5G，是今天非常热门的话题。但5G到底是什么，与以往的通信技术相比有哪些优势，又会对我们的生活带来什么样的影响？
关于这些问题，我们请到了计算机科学家、《信息论40讲》主理人吴军老师，他不仅会带你回顾从1G到5G的发展之路，还会告诉你未来5G的新机遇。
1G 时 代
我们先从1G说起。世界上最早的民用移动通信电话是由摩托罗拉公司发明的。在1968年的消费电子展（CES）上，最吸引眼球的是由它推出的第一代商用移动电话的原型，当时一部这样的电话售价2000美元，重达九公斤。
但是几年后，当开始在市面上销售时，它就降到了不到三公斤重，售价还是很贵。当然设备要实现通信，还需要让它们都遵守一套大家都认可的信息编码规范，这就是通信标准，这就如同发电报有标准的电报码一样。没有标准，彼此就没法沟通，是鸡同鸭讲。
通信的标准中有两部分最重要，一个是对信息的发送和接收的描述，比如打电话时大家的电话号码；二是对信息编码的方式，比如文字就是对信息的一种编码。
好的信息编码能保证信息的传输率尽可能高，接近信道的容量。在移动通信的发展过程中，每隔十多年，就会出现新一代的通信标准。当然，谁掌握了标准，谁就掌握了行业的制高点。
在早期的移动通信中，标准是以摩托罗拉为主制定的，我们后来称之为1G。
2G 时 代
进入到上个世纪80年代，诺基亚等公司就开始研制新一代的移动通信设备，并且提出新的移动通信标准，它们在1991年开始投入使用，为了区分，我们称之为2G。
那么1G和2G有什么区别呢？从技术上讲，1G是模拟电路，2G是数字电路。从外观上看，2G的手机比1G小很多，更省电，而且收发短信方便。
为什么2G的手机小？因为数字电路可以把更多的数字芯片集成起来，用一个专用芯片就取代了过去上百个芯片。而在摩尔定律的影响下，这种技术进步的叠加效应更明显，手机就越做越小。
于是2G取代1G就成为了历史的必然，诺基亚是那个时代的领航者。
3G 时 代
接下来从2G到3G又发生了什么呢？我们大家可能都知道，2G的手机只能打电话发短信，上网很困难。3G的通信标准将信息的传输率提高了一个数量级，这是一个飞跃，它使得移动互联网得以实现，从此手机打电话的功能降到了次要的位置，而数据通信，也就是上网，成为了主要功能。
但是，从1G到3G都存在一个大问题，那就是上网用的移动通信的网络和原有打电话用的通信网络虽然能够彼此融合，但是却彼此独立。
今天的人回头来看这件事会觉得有点荒唐，但是如果我们了解了当时移动通信和以AT&T为代表的传统电信公司是多么地水火不容，就不难理解这一点了。
这使得独立的移动网络就无法受益于网络技术的快速进步。2G和3G时代用手机打一个电话实际上经过的物理路径很长。其中的原理细节，请看下图2G、3G时代移动通信网络的原理示意图。
图释：一方面基站和基站之间的通信效率并不高，使得上网速度快不起来；另一方面，由于在2G时代为了适合当时移动通信的特点，手机端到端的通信要经过好几级的转发。手机信号送到基站后，要经过基带单元（BBU）、无线网络控制器（RNC），才能到核心网，然后再从核心网到RNC、BBU，最后送到基站，基站再与接收者通信。
因此，由于3G的系统是半吊子的，虽然标称的网速很高，但是实际网速并不快。于是4G很快出现了。
4G 时 代
4G有什么革命性的进步呢？有人说是网速快。但这是结果，不是原因。4G一方面使用了扁平的网络结构，减少了端到端通信时信息转发的次数，同时增加了基站之间光纤的带宽。
更重要的是，它同时利用了互联网和电信网络的技术进步，这两种技术的融合才使得4G的速度比3G快很多。你可以认为，到了4G，电信的网络已经统一了，但是它和互联网还没有完全统一，你先记住这个事实。
虽然在4G时代从理论上讲移动通信的网速可以变得很快，你今天能够想到的所有应用都是够快的。但是，如果很多人同时上网，它不仅不够快，甚至连不进去。
2018年我在杭州开全国计算机大会，参会者近万，在会场上无论是4G还是Wi-Fi都不大管用，你如果拍一张照片想在朋友圈中分享，那么能否分享成功，全靠运气。这一方面是因为总的网速不够快，另一方面是很多人要同时和基站通信，基站成为了瓶颈。
比如一个基站覆盖半径一公里的范围（基站之间的距离通常在2-3公里），通常这方圆一公里范围内的人不会同时上网，因此分给每个上网的人的带宽是够用的，但是当大家都要发照片时，总的传输率超过了信道的总的带宽，根据香农第二定律，出错率是100%，于是大家都传递不了信息。
公平地讲，4G对于我们目前的上网需求绝大部分时候是足够了，但是在未来我们有很多智能设备，它们也要同时上网，就会出现像前面说的那种“会场拥堵”的问题。
那怎么解决这个问题呢？有人会想到继续增加带宽。这是一种自然而然，颇为合理的想法。虽然在4G的基础上增加2-3倍的带宽并非难事，但如果想增加1-2个数量级就办不到了。
一方面要求基站的功率增加很多，这在城市里完全不可行，因为基站周围会因为电磁波辐射太强而变得很不安全。另一方面，要想增加带宽，就要增加通信的频率范围，无线通信的频率无法向下扩展，只能向上扩展，也就是让无线电波的频率增加。
我们知道无线电波的频率越高，它绕过障碍物的能力就越差，比如说它高到可见光的频率时，你随便用张纸，用块布就能挡住它。因此在城市里高楼会严重影响通信。
那怎么办呢？最简单的办法就是在提高通信频率的同时，把基站建得非常密，这样在你的附近就有基站，它不会被建筑物所阻拦。
5G 时 代
基于上述想法，5G的概念就被提出来了。5G是如何进行无线通信的呢？如果我们说4G是一公里的范围建一个基站，负责这方圆一公里范围内的手机和基站的通信，那么5G则是在百米的范围内建基站（今天的方案是基站距离平均在200～300米左右），负责半径为一百多米范围内的通信。
手机和基站的距离缩短，会带来三个好处。
建筑物干扰的问题得到解决，这是显而易见的。
更少的人分享带宽。我们假定方圆一公里范围里的人口是1万人，那么方圆百米范围内就会下降到100人。这样每个人能够分到的带宽就可以增加两个数量级。
由于基站的通信范围可以从1公里减少到100米，功率可以降低两个数量级，这样，在基站周围电磁波辐射也会大大降低，我们生活的环境反而变得安全了。
当5G的基站密集到两三百米甚至不到一百米一个的时候，我们家里是否还需要安装Wi-Fi呢？或许不需要了，Wi-Fi或许会消失，或者会退居次要的地位。这样，就将互联网和通信网络融合成一个网络了，这无疑将是一次通信的革命。
我们总结一下从1G到5G的革命性变化：
从1G到2G，是从模拟电路到数字电路，由于采用了专用集成电路，单位能量传输和处理信息的能力提高了两个数量级。
从2G到3G，实现了从语音通信到数据通信的飞跃。
从3G到4G，实现了移动通信网络和传统电信网络的融合，将云计算等互联网技术用于了移动通信，使得不同区域之间的流量能够动态平衡，大大地提高了带宽的使用率。
从4G到5G，可以实现移动互联网和有线的互联网的彻底融合。这样，万物互联才会成为可能。需要指出的是，由于网络基站的密度非常高，每一个基站的功率非常小，因此单位能耗传递信息的效率会进一步大幅度提高。
未 来 趋 势
最后我们看看未来会是什么样子。
我们做什么事情是顺应技术发展的趋势，做什么则是逆流而动？
首先，如果基站的距离缩短到200-300米，单位面积的基站密度比4G就要增加100倍，这是一个巨大的国家级的基础架构建设，因此从事基础架构建设的企业都是受益者。你或许已经听到这样的消息，5G的传闻一出，制造电线杆子企业的股票已经开始疯涨了。
其次，任何致力于将各种网络融合的努力都是顺势而为，任何试图搭建一个独立的，单纯基于无线技术的努力都是逆流而动。几个月前，一些国家决策部门的领导问我，以现在的技术再开发类似于铱星的通信系统，是否可行？我说完全没有必要，因为那是逆流而动。从1G到5G，将各种网络融合是一个大趋势。
再次，由于网速极大地提高，很多需要高速互联网的应用可以开展起来了。
让我们一同来思考一个问题。有了5G，光纤通信是否还需要？答案是，不仅需要，而且还要大幅度提高。
我们不妨从相反的角度思考这个问题，就很容易得到答案。假如没有光纤，只有移动网络，那么基站和基站之间的通讯就不得不用移动网络实现，这就要占据很大的带宽，就会影响我们每一个人和基站的通信。
因此光纤依然是必要的，不仅必要，而且要增加，因为我们和基站通信的速率增加了，又有很多IoT的设备连进来，总的通信量就增加了。从这里我们还可以得出一个结论，从事光纤通讯产业的人，将是5G的获益者。
总结
我们介绍了半个多世纪以来移动通信的发展历程，对于这段技术发展的历史，你只要记住四个要点即可：
- 单位能量的信息传输率越来越高；
- 网络不断融合；
- 设备的辐射越来越小；
- 每一代都会有新的主导型公司出现，1G是摩托罗拉，2G是诺基亚，3G、4G是苹果、谷歌和高通，5G是华为。
什么是通信原理？原来这么简单
什么是通信(Communication)?
简单来说，通信就是传递信息。我把我的信息发给你，你把你的信息发给我，这就是通信。
通信的官方定义更加严谨一些——人与人，或人与自然之间，通过某种行为或媒介，进行的信息交流与传递，叫做通信。
也就是说，通信不仅限于人类之间的信息交换，也包括自然万物。
还是从我们人类开始说起吧，毕竟在绝大部分通信场景中，人都是主体。
在人类诞生的那一刻起，通信就是生存的基本需求。新生的婴儿，通过哭声传递饥饿的信息，给自己的母亲，索取母乳和关爱。参与围猎的部落成员，通过呼吼声，召唤同伴的支援和协助。这一切，都属于通信的范畴。
随着人类社会组织单位的不断变大，通信的作用也越来越大。国家之间的合纵连横，亲人之间的思念关怀，都离不开通信。通信的手段，也由面谈这种近距离方式，逐渐发展出烽火、旗语、击鼓、鸣金等多种远距离方式。
这些通信方式，主要是通过视觉或者听觉来实现。这就要求通信双方之间，是可视的，或者，是可以听见的。客观条件的约束，就限制了通信的范围。
而如果采用驿站或信鸽等方式，虽然一定程度上解决了范围和距离的问题，却带来了时效性的问题，无法在很快的时间内送达。
19世纪电磁理论出现并成熟。在此基础上，莫尔斯发明了莫尔斯编码和有线电报，贝尔发明了电话，马可尼发明了无线电报，人类就此开启了用电磁波进行通信的近现代通信时代。通信的距离限制，不断被突破。与此同时，长距离通信的时延，也在不断缩小。
时至今日，我们已经全面进入了信息时代，对通信的需求和依赖变得前所未有的强烈。像手机这样的现代通信工具，作为每个人保持社会联系的纽带，变成了寸步难离的必需品。
不仅是个人，整个社会的运转，都建立在对通信技术的依赖之上。通信技术的先进程度，成为衡量一个国家综合实力的重要标志之一。
我们无法想象，如果通信技术倒退回两百年前，我们的世界将会是怎样的混乱场景。
让我们回到通信的本质。
任何通信行为，都可以看成是一个通信系统。而对于一个通信系统来说，都包括以下三个要素：信源、信道和信宿。
例如下课时，校工打铃：校工就是信源，空气就是信道，而老师和同学们，就是信宿。
那铃声是什么呢?铃声是信道上的信号。这个信号带有信息，信息告诉信宿：该下课了。
更具体一点，振铃就是发送设备，老师和同学们的耳朵，就是接收设备。
是不是所有的消息(数据)都是信息呢?是不是消息越多，信息就越多呢?
不是的。
很多人认为，消息越多，数据越多，信息量就越大，这是一个误区。
信息量的大小，和信息出现的概率，有直接关系。简单来说，随机事件发生的概率越小，信息量就越大。
举个例子，如果我告诉你，“地球是圆的”，这句话，信息量就是0。简而言之，我说的是一句废话。
如果我告诉你，我在某地藏了一亿美金的现金，那么显然，这个信息量就很大了。
通信技术的发展过程，说白了，就是研究如何在更短的时间，传输更大信息量的过程。
为了达到这个目的，信源侧需要不断升级自己的发送设备，信宿需要不断升级自己的接收设备。而信道的介质，也在不断升级。
根据信道介质的不同，我们将通信系统分为有线通信和无线通信。
顾名思义，采用网线、光纤、同轴电缆作为通信介质的，就是有线通信。而采用空气甚至真空的，就是无线通信。
不管是有线还是无线，传输的都是电磁波——在有线电缆中，电磁波是以导行波的方式传播，而在空气(真空)中，电磁波是以空间波的方式传播。
世界上没有真正意义上的“完全”无线通信。无线通信系统中，除了信道部分会有无线环节之外，包括信源、信宿和大部分的信道，其实都是有线的。
就像我们现在使用的手机通信系统，它只有手机和基站天线之间是无线传播，其它环节仍然是有线传播，例如基站到机房，南京机房到上海机房，等等。
既然说到手机通信系统，那我们就多介绍一下。手机通信系统，也叫蜂窝通信系统，因为手机的通信依赖于基站，而基站小区的覆盖范围，看上去有点像蜂窝。
手机通信通常被称为移动通信，移动通信属于无线通信的一种。除了移动通信之外，Wi-Fi通信，对讲机通信，卫星通信，微波通信，也都属于无线通信。
用于无线通信的电磁波，看不见、摸不着、听不到，却速度极快(光也是一种电磁波，秒速30万公里)。但是想要利用好它，并不是那么容易。
最开始有线电报的时代，我们通过电流脉冲的长短组合，来传递一个字母。例如字母a，就是：“· -”，一个点信号，一个长信号。发出一个完整的单词，就要好几秒甚至十几秒的时间。
显然，这种速度是无法接受的，既费时又费力。
“别提了，这破玩意差点害死我”
后来，人们开始用“波”来承载信息。
如果按波的振幅来表达0或1，振幅大的代表1，振幅小的代表0，就是调幅(AM)。
如果按波的频率来表达0或1，波形密集的代表1，波形稀疏的代表0，就是调频(FM)。
AM和FM，眼熟了吧?收音机上就是这么标的。
很显然，每秒钟发送的波形越多，传输的0和1就多，信息量就大。换言之，频率越高，速率越快。
很多人问，为什么我们现在要使用高频信号传输信息。上述就是主要原因之一。
不管是AM调幅还是FM调频，都属于我们经常说的调制。解调呢?就是在信宿那端，将信息从已调信号里提取出来。
我们以前上网用的猫(Modem)，就是调制解调器，干这个事情的。现在到处热议的手机芯片里面的基带芯片，说白了，也是干这个事情的。
我们目前使用的通信系统，基本上都是数字通信系统，传输的都是数字信号。
数字信号的常用调制方式，就是书上常说的幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)，还有正交幅度调制，也就是大名鼎鼎的QAM。我们的LTE，还有即将到来的5G，都是用的QAM。
这种很多点的图，叫做星座图
传输数据，就像汽车运货，如果想要运输更多货物，一方面，可以让马路变宽，另一方面，也要想办法让自己减重。
有价值的货物当然不能丢，但是，可以减少无价值的载重。就像人与人之间说话，要挑重点的话说，少说废话。
这里，就涉及到编码的技术。
编码分为两种，第一种是信源编码。
我们听到的声音，是音频信号，看到的场景，是图片或视频信号。不同的信号，都有自己的编码方式。
对于音频信号，我们常用的是PCM编码和MP3编码等。在移动通信系统中，以3G WCDMA为例，用的是AMR语音编码。
对于视频信号，常用的是MPEG-4编码(MP4)，还有H.264、H.265编码。在政府企业常用的视频会议电话系统(也是通信系统的一种)中，现在普遍开始采用的，就是H.265编码。
除了信源编码之外，就是信道编码了。
信源编码是删除冗余信息，而信道编码恰好相反，是增加冗余信息。
为什么呢?
这里，就要说到无线信道的复杂性了。
相对于有线信道的可靠和稳定，无线信道的问题要多很多。
无线信号在空气中的传输，随着传输距离的增加，本身就会有损耗。这种损耗，也叫做路径损耗(路损)。
传输的过程中，遇到障碍物，如果穿透它，也会产生损耗，叫穿透损耗。
损耗和无线信号传输的几种效应有密不可分的关系。例如阴影效应、多径效应、远近效应，还有大家一定听说过的多普勒效应。限于篇幅和理解难度，不多做介绍。
除了这些电磁波特性造成的衰耗之外，无线通信还容易遇到各种干扰和噪声。例如电磁干扰和频段挤占等。
信道编码，目的就是要对抗信道的各种不利影响。
增加冗余信息，就像在货物边上塞保护泡沫，保护货物的正确运输。如果路上遇到颠簸，发生碰撞，货物的受损概率会降低。
去年闹得沸沸扬扬的联想5G标准投票事件，华为主推的Polar码，还有高通主推的LDCP码，说的都是信道编码。3G/4G时代处于核心地位的Turbo码，也是信道编码。
对抗衰弱的办法，除了信道编码之外，还有分集技术和均衡技术。像现在备受关注的MIMO(多天线收发技术)，就属于空间分集技术中的一种。简单来说，就是一个不够就用两个，两个不够就用四个。
说完了调制和编码，我们最后再来说说复用和多址。
前面我们所说的，是一对一的通信模型。但实际生活中，我们不可能一个通信系统只给两个人用。我们会尽可能让更多的人可以同时使用它。这就需要用到多址技术。
说到多址，大家一定听说过这么几个词：FDMA、TDMA、CDMA、SDMA、OFDMA……
没错，这些都是多址技术，分别是：
FDMA：频分多址
TDMA：时分多址
CDMA：码分多址
SDMA：空分多址
OFDMA：正交频分多址
多址，就是Multiple Access(多接入)。
简单举例，我们把频率资源想象成一个房间，如果把房间分割成不同的空间，不同的用户在不同的房间聊天，这就是频分多址(FDMA)。
如果这个房间里，某一时间让某一个人说话，下一时间段，让另一个人说话，就是时分多址。
如果大家都用各自的语言说话，有的人说英语，有的人说法语，有的人说中文，那就是码分多址。
利用天线的朝向来区分不同用户，叫空分多址。(不好意思，房间的例子不适用这个)
把空间划分成不同房间，房间和房间之间有重合，以便塞下更多的房间，这个叫做正交频分多址。
而复用(Multiplexing)又是什么呢?复用和多址的区别，就是复用针对资源，而多址针对用户。
举个例子，将10MHz的频率资源，划分成5个2MHz，作为子信道，这种做法，叫复用。不同的用户使用这些子信道，每个子信道变成了用户的“址”，这叫多址。
通信原理概述
1.1无线通信概述
1.1.1应用场景
传统应用场景
固定信息：烽火边防
文字信息：信鸽
交互方式：旗语（不受干扰）
现代应用场景
1895年马可尼…..
从传播距离看：远距离通信（卫星）、中距离通讯（电话）、近距离通讯（对讲机）
从传播内容看：语音（无线广播方式、移动通信）、文本和图片（互联网）、视频（电视广播、视频电话）
1.1.2通信网络框架
发送端、传输介质、接收端
信源–>发送器（同步）–>信道（存在噪声源）–>接收器（同步）–>信宿
1.1.3通信传输介质信道介绍
有线信道（更快更可靠）
无线信号（长波、短波、微波、红外线）例如在900M的频谱上可以通过GSM,UMTS,LTE技术承载传输
差异和关联：
传输介质：有线一般通过光纤传播、无线通过微波、wifi、蓝牙、无线光纤、无线蜂窝系统
抗干扰性，无线比有线差很多，可能存在波动，有线的抗干扰能力强，比较稳定。
移动性：有线移动性低，无线移动性好
施工难度：各有优缺点，无线的卫星部署难度大，有线需要经常挖路
扩展性：无线一旦发射机与接收机部署完毕就很容易扩展
1.1.4通信流程
电路交换：在通信之前就建立物理通道；面向连接，在通信前先建立一条连接电路，在通信结束后实时拆除电路；独占性，不管电路是否空闲，均不允许其他用户使用；实时性，信号经电路交换几乎没有时延；优点，传输时延小，抖动小；缺点，只能支持单一速率；主要用在通话过程中
分组交换：是一种存储转发方式，先把消息数据按一定长度分组，根据交换网的状态，选择空闲路由；是虚电路，在收发端建立的不是专用的物理电路，只知道收发端，中间如何走的是不确定的；灵活的带宽分配；统一业务内容不同路径传递；资源共享；报头处理，到存储转发的节点上就会解这个头；缓存机制
1.2无线通信原理基础
1.2.1通信系统模型
通信指信息传输，也就是信源和信宿通过信道收发信息的过程
信源发出信息，发信机负责将信息转换成适合在信道上传输的信号，收信机将信号转化成信息发送给信源
对于每一个终端来讲，既是信源又是信宿
信源是信息的发送者，负责将原始的信号转化为电信号，信宿相反。
1.2.2信道
信道：信息的传输通道
发信机：接收信源发送的信息，进行编码和调制，将信息转化成适合在信道上传输的信号，发送到信道上
收信机：负责从信道上接收信号，进行解调和译码，将信息恢复出来发送给信宿
不是所有频率的信号都可以通过信道传输，频率响应决定了哪些可以通过，可以通过的频率范围大小是信道的带宽
香农公式：信道容量，就是信道的最大传输速率，可通过香农公式计算到
C 信道容量，单位bps
B 信号带宽，单位Hz
S 信号平均功率， 单位W
N 噪声平均功率，单位W
S/N 信噪比
提升信道容量可以使用比较大的带宽，降低信噪比；也可以使用比较小的带宽，升高信噪比
dB 分贝 ， 的单位是db
1.2.3信号变换
发信机进行的信号处理：信源编码、信道编码、交织、脉冲成形、调制
收信机进行的信号处理：解调、采样判决、去交织、信道译码、信源译码
信源编码：模拟信号–>模数转换–>压缩编码（去除冗余信息）–>数字信号
例如GSM(全球移动通信系统，是应用最广泛的移动电话标准)先通过PCM（脉冲编码调制，是数字通信编码方式之一）编码将模拟语音信号转化成二进制数字码流，再利用RPE-LPT(规则脉冲激励-长期预测编码)算法对其进行压缩
信道编码：增加冗余信息以便在接收端进行检错和纠错，解决信道和噪声和干扰导致的误码问题，一般只能纠正零星的错误，对于连续的误码无能为力
交织：为了解决连续误码导致的信道译码出错问题，通过交织将信道编码之后的数据顺序按照一定规律打乱，到了接收端在信道译码之前再通过交织将数据顺序复原，这样连续的误码到了接收端就变成了零星的误码，信道译码就可以正确纠错了
脉冲成形：为了减小带宽需求，需要将发送数据转换成合适的波形，这就是脉冲成形（矩形脉冲要求的信道会很宽，主要原因是矩形脉冲的竖边是垂直的，想要达到这一点要很高的频率，脉冲成形并不要求是垂直的，所以频率要求也降低了）
调制：将信息承载到满足信号要求的高频载波信号的过程
以电话线为例，频率低于3400Hz的信号可以通过，人的声音本身就不超过3400Hz，所以不需要调制；但是对于其他的数据可能会超过该频率，需要MODEM调制解调器，在发送端使用调制功能，接收端使用解调功能。可以用一条电话线的低频部分传送语音，高频部分传送数据。ADSL就是这么做的，利用0-4kHz传输话音，23kHz-138kHz传输上行数据，138kHz-1.1MHz传输下行数据
1.2.4复用和多址技术
在一条信道上只传输一路数据的情况下，只需要经过信源编码、信道编码、交织、脉冲成形、调制之后就可以发送到信道上进行传输了；但如果同事传递多条数据就需要复用和多址技术
复用技术：一条信道上同时传输多路数据的技术（TDM时分复用、FDM频分复用、CDM码分复用）
ADSL使用了FDM的技术，语音的上行和下行占用了不同的带宽
多址技术：在一条线上同时传输多个用户数据的技术，在接收端把多个用户的数据分离（TDMA时分多址、FDMA频分多址、CDMA码分多址）多路复用技术是多址技术的基础，多址技术还会关注到信道资源的分配算法，walsh码的分配算法
GSM
Group Special Mobile，简称GSM
空中接口
手机要打电话，首先要有信号，这个信号就是指无线信号。手机通过无线信号与移动网的基站连接，基站再通过线缆与移动网络的其它网元连接。移动通信的主要的无线通信部分，就在手机和基站之间。我们知道，电话要接入电话网，需要将电话线插入到电话接口中。同样，手机要接入移动通信网，也需要一个接口，这就是基站与手机之间的无线传输链路，也称为空中接口。一个基站能提供多少条无线传输链路，就意味着能同时接入多少部电话。很显然，一个基站能提供越多的无线链路，当然是越好的一件事情，因为这样可以允许同时有越多的人打电话。但是因为每一条无线链路，都要占用一定的无线资源，所以越多的无线链路，就会占用越多的无线资源。
无线资源
什么是无线资源呢？所谓无线资源，指的是一段无线频率范围。为什么无线频段会成为资源呢？原来无线信号在自由空间的传播是没有边界的，不像有线信号那样集中在线缆里面传输。如果有两条链路使用了相同的频率，就会造成相互的干扰，使得互相都不能使用。因此为了保证无线链路不互相干扰，就要为不同的传输链路划出不同的无线频段。这样一来，无线频段就像石油矿产一样，成为了一种有限的资源。既然是有限的资源，那么就要想办法提高资源的利用率，才可以使资源发挥最大的经济效益。这在后来发展的3G、4G等移动技术上，都是重点考虑的因素。
蜂窝覆盖
移动通信网络能接入成千上万部手机的关键，也是移动性管理的出发点。我们把这个办法形象地称为蜂窝覆盖。
蜂窝覆盖的最大好处是频率可重复使用，从而非常有效地节约频率资源。无线信号在自由空间的传播有个特点，就是随着传播距离的增加，信号强度会迅速减弱，一定距离后，可认为减弱为零，那么我们在这个距离以外的地区，还可以继续使用同样频率的信号，而不会对之前的信号造成干扰。这就是蜂窝覆盖的前提。
自动切换
通过这样的频率复用倒是可以解决有限的频率资源在无限的地域上覆盖的矛盾了。可是这样一来，小区的面积就可能不是很大，这会不会限制了我打电话时的移动范围？当然是不会的。当你离开一个小区时，电话会自动切换到新的小区的。怎么的切换呢？原来，当手机离一个小区的无线信号收发机，也就是基站，离基站越来越远时，它收到该小区的信号会越来越弱。手机会定时地把测量到的信号变化告知移动系统，当信号弱到一定程度时，系统就判断手机可能该越区了，就另选一个信号最好的小区，给手机分配一条新的无线链路，然后通知手机切换到新的小区的无线链路上。手机切换完成后，通过新的小区链路通知系统，系统收到通知后，释放旧的链路给别的手机使用。这就是跨不同小区移动而没有中断通话的原因。
切换是将一条链路切换到另一条链路，要占用宝贵的链路资源的，所以不打电话时就不用切换了。可是如果不用切换，那我人都从一个小区跑到另一个小区了，电话还打到原来的小区，那不是接不到了吗？接得到的。为了管理移动用户的位置变化，移动公司会在他的那些小区群中划出不同的区域，叫位置区域，Location Area，简称LA。LA在系统中通过位置区域识别码LAI来区分。当手机离开一个旧的LA，到达一个新的LA时，手机就会发现，它新收到的LAI与现存的LAI不同了。于是就向系统发起位置更新请求。这个请求将会发给一个叫访问位置寄存器VLR的网元来处理。这个VLR是临时记录所辖区域内移动用户的一些数据的设备。因为新的LA和旧的LA都属同一个VLR所管，因此该手机的相关信息早已在此VLR中备案，不必回手机的原籍去索要了，只需把备案中的LAI更换为新的LAI即可。当然手机也要删除旧的LAI，保存新的LAI。这时要是有人打来电话，系统可根据VLR中的数据，知道手机就在新LAI内，于是向新LAI所含的所有小区发送寻呼该手机的消息。手机收到寻呼它的消息后会回应，这时系统再在它所回应的小区给它分配接入链路。
如果新的LA不在旧VLR的管辖范围之内，那么更新请求就会发到新的VLR。新的VLR一看这手机是新来乍到的，本VLR还没它的任何备案，于是向手机的原籍——归属位置寄存器，简称HLR，索要手机的相关档案来备案，之后在备案中记录手机新的LAI。经过新的VLR这么一番索要档案，HLR也就知道这个手机是在哪个VLR所管辖的区域了，于是更新该手机数据中的VLR记录，并发消息给旧的VLR，通知旧的VLR删除该手机的备案。这时，如果有人打电话寻呼该手机，电话会先打到手机的HLR，HLR根据所记录的VLR，将电话转到手机所在的VLR，VLR再根据所记录的LAI，对手机发起寻呼。更新LAI的过程，也称为位置更新。
移动通信的特点，就是移动用户的位置会经常变化，因此，切换和位置更新，是移动通信有别于固定通信的主要之处。
移动通信系统
基站BTS，即无线收发信设备， 向手机发送无线信号，或者接收手机发来的无线信号。 基站控制器BSC，对一个或多个BTS进行控制和管理，主要完成无线信道的分配、BTS和手机发射功率的控制以及越区信道切换等功能。BSC也是一个小交换机， 它把局部网络汇集后通过A接口与MSC相连。 移动交换机MSC ，完成最基本的交换功能，即完成移动用户和其他网络用户之间的通讯连接。 访问位置寄存器VLR，存储了进入其覆盖区内的所有移动用户的信息，为已经登记的移动用户提供建立呼叫接续的条件。VLR是一个动态数据库，需要与有关的归属位置寄存器HLR进行大量的数据交换以保证数据的有效性。当用户离开该VLR的控制区域，重新在另一个VLR登记时，原VLR将删除该移动用户数据。在设备实现上， MSC和VLR通常合为一体。 HLR是系统的中央数据库，存放与用户有关的所有信息，包括用户的漫游权限、基本业务、补充业务及当前位置信息等，从而为MSC提供建立呼叫所需的路由信息。一个HLR可以覆盖几个MSC服务区甚至整个移动网络。 AuC是鉴权中心，为系统提供安全管理，通常是HLR的一个功能单元。
Why
How
Experience
史上首位全裸出境的艳星，没有她就没有 Wifi
2016-07-20 罗辑思维
“现代社会人手一部的智能手机、手机里的 Wifi、蓝牙、全球定位系统都用到了海蒂·拉玛发明的技术，每一个人都享受着技术变革带来的成果。
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世人都以为，美貌与智慧是不能同时发生在一个人身上的，但凡事总有例外。
18 岁那年，她在大银幕前一脱成名，成了史上第一个全裸出镜的女明星，她是好莱坞最美的花瓶，男人们被她迷得神魂颠倒，追求她失败的人甚至为她自杀。
10 年后，正在事业发展高峰的她，却躲进地下室，发明了“跳频”技术，成了世上首个获“发明界奥斯卡”奖的女科学家。卫报对她的评价是：没有她，就没有 WiFi。
不仅如此，没有她，也不会有蓝牙，全球定位系统。她的地位甚至可以跟爱迪生、乔布斯、莱特兄弟比肩。
罗永浩在锤子手机的发布会上，曾把她搬上大银幕，并为她题词“漂亮得不像实力派”；她 101 岁冥诞的时候， Google 的搜索首页为纪念她献上了迷你 MV。
她就是 WiFi 之母——海蒂·拉玛。比她漂亮的没她聪明，比她聪明的没她漂亮。
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然而，在那个黑白片的时代，人们却只记住了她的美貌，没人在乎，也没有人相信海蒂的发明才华。她因此自嘲道：“任何女孩都能够变得迷人，你所需要做的全部事情就是站在那儿并且看起来很蠢。”
对于绝世美人，仅仅是站着，就能把世上的好事儿都收了。
17 岁，站在电影片场当场记，大沿帽下眉眼一弯，就吸引住了导演的目光。出生在富裕的犹太人家庭，从小就被父母精心培养，学习三种语言，音乐绘画样样都有家庭教师专门教，长大后的海蒂身上总有一种超乎美丽的气质，让人脱不开目光。
当然这姑娘野心也不小，她爱表演，也爱艺术，想要在娱乐圈获得世界的认同，也无可厚非。
18 岁，在导演的哄骗下，少女冲着为艺术献身这句话，一丝不挂地出现在镜头里，成了世上第一个裸星。
被她惊呆的不仅是父母，还有整个欧洲，海蒂则分外平静，她轻蔑的眼神似乎在说，“你们根本不懂，这不是情色，这是艺术。”
然而并没有人赞同她说的话，正派人士的唾沫完全淹没了她的电影，但她的美丽却也因此进了世人的眼，尤其是男人。因为这部电影，婚姻也来得很突然，她以为爱他的男人爱的是她的心。后来，她才发现掩盖在糖衣炮弹下的，不过是男人变态的占有欲。
婚后的她不仅被丈夫禁足，还被强迫对纳粹官员卖笑，这一切，不过是因为，她美。逃跑，成了必然的事。
她趁丈夫不备迷昏了侍女，换上了侍女的衣服从厕所的窗户跳出去，连夜赶往巴黎，她用尽一切力气，逃离这虚伪的爱人，也逃离被当成花瓶的生活。
在巴黎，她遇见了好莱坞“大哥”米高梅公司的路易·梅耶，在他的推荐下，海蒂再次走入演艺圈。
她觉得机会再一次来了，她要在群星中展露出自己绝佳的演技，她要将《阿尔及尔》演出自己的风格和味道，果然海蒂再一次红了。海报上只要贴上她的图像，票房就是上了保险。
然后，她再一次被当做了花瓶。
导演总是给她安排一些没个性的美女花瓶的角色，即使运气好遇到一两个不是花瓶的角色，观众看到的也只有她的脸。大家只想看到美丽的女人，而这也是当初路易·梅耶选择她的原因，他给海蒂的定位就是”世界上最美的女人”。
尽管她再怎么努力想证明自己的演技，可没人在意，她的舞蹈功底、音乐素养、多语言能力都被人忽略掉了。
海蒂不明白为什么人们总是对她的努力视而不见，花瓶的形象就像是烙在了海蒂的脸上，永远无法抹去。她想要的是世人对她演技和才华的认同，再怎么努力的她，还是失败了。
而比这更令海蒂伤心的是，她断断续续结了六次婚，也全部以离婚收场。
男人们最开始总是爱她爱得发狂，然而到手后却很快就失去了热情，把她视作玩物，漂亮就像魔咒，让海蒂永远得不到梦想中的事业，更得不到美满的婚姻。她说：“在这 50 年的时光里，我的脸是我不能够移走的面具，我必须永远和它在一起，但我咒骂它。”
海蒂厌倦了“以貌取她”的好莱坞，于是，她决定自己当导演。自己开工作室，担任主角，但身兼导演、演员的她不堪所累，工作室只出了两部电影就关门大吉了。
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导演之路失败了，她开始把方向转到科技领域里来，在她逃学去德国学表演之前，她学的就是通信工程专业。
那时二战刚刚爆发，世界变了，对于海蒂来说，她的人生也就此改变。
犹太人的海蒂是个坚定的纳粹反对者，她曾以 1700 万的价格卖出 680 个吻来抵抗纳粹。但这次，她要让世人知道自己拥有的，不仅仅是美貌。
她开始跟知识分子交朋友，大家不时地组织个小聚会什么的，交流交流，或是鼓捣些小发明。
一个平常的下午，当海蒂喝着咖啡看着报纸的时候，她发现了一条军事新闻。
英国士兵与纳粹在海上作战时，发射的鱼雷总也击不中纳粹的船。原因？因为发射信号太单一，所以纳粹一下就破译了。二战刚刚爆发，英国的盟军队伍就总是处于下风，让纳粹控制了局面，这可怎么办？
海蒂放下报纸，拖着两腮动起了脑筋，“纳粹的海上舰队太可恶了，总是可以轻易捕获盟军船队发出的信号，给他们造成干扰。”
“如果能改进一下鱼雷遥控设施，让信号千变万化，不容易被截获…”
海蒂喝了一口咖啡，仔细地思考起来，她觉得逃学前学的通信工程专业，可能会派上点用场，就跑去书架前翻起来专业书来。
看书看累了，她坐在好久没练的钢琴前弹了起来，断断续续的“叮叮咚咚”钢琴声
让海蒂突然有了灵感：“如果盟军用不同的频段断断续续地输出一段遥控信息，这样即使纳粹能截获信息也不知道在哪个频段上去干扰了。”对，断断续续！
那怎么让遥控器和鱼雷在同一时间点上的频段相同呢？这个是关键的问题啊，这个问题不解决，根本谈不上接下去的事。海蒂想了很久也没有想出来。
◇
直到 1940 年的夏天，在一次聚会中，海蒂遇见了从欧洲德国移民来的钢琴家乔治·安塞尔。乔治在听到海蒂提出的问题之后，脑中突然想起几年前，他用 12 台自动演奏钢琴同台表演那件事。“把自动钢琴的原理和鱼雷控制系统联系在一起，会怎么样？”两人你一言我一语拿起纸笔就写写画画了起来。
“如果在遥控器和鱼雷上都装上类似于自动演奏纸带的装置，就能在同一时间点输入或读取同一纵条上的信号了！”乔治像发现了新大陆。
海蒂的眼睛里闪着光，就像夜空里的星星一样。
“遥控端的信号不停地跳转频段，同时鱼雷也能准确接收信号，唯独敌人的监听设备无法检测到准确的频率，也就无从进行干扰了。”乔治补充说。
“简直太棒了！乔治！”海蒂与乔治几乎都要跳起来了。
之后的几个月，两个人整日呆在昏暗的地下室，把自动演奏钢琴彻彻底底研究了个遍。他们画下的图纸，复杂到科学家都未必能看得懂。
差不多过了 2 年，他们终于设计出了一套遥控和接收设备。
在 1942 年 8 月 11 号这一天，两个人的发明终于申请到了美国专利局颁发的 2292387 号专利，专利有个神秘的名字，叫做“秘密通信系统”。
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他们无偿把专利贡献给盟军情报部门，希望盟军在海战时能用这个技术发挥一点作用，然而，美国军方并不觉得这两个好莱坞搞艺术的家伙在军事技术上能给他们什么指导和帮助，尽管海蒂和乔治不停地游说军方。
想要证明自己，这个女人却再一次失败了。
3
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发明和才华一直得不到认可，她非常失落，只好继续回到好莱坞演电影，可悲的是，她在好莱坞惊艳了近 40 年，和包括克拉克·盖博在内的数名影帝合作过，却从未获得过任何奖项。
随着时间一天一天过去，她的容颜也渐渐衰老。 1958 年， 44 岁的海蒂告别影坛。
息影后的海蒂生活并不幸福，她被一连串的丑闻缠绕。她写自传，想让全世界的人重新认识她，那部自传却被《花花公子》列为史上最色情的十大自传之一。想要引起大家的注意，她竟然跑去超市偷窃……
她被世人遗忘了。一个人，生活一座公寓里。
她以为自己就要这样过完这一生了。直到 83 岁的那一天，一个电话打来……
那是一个平常的下午，海蒂接到了某个陌生电话，电话那边的人恭喜她获得了电子前沿基金会（EFF）先锋奖，海蒂才回忆起半个世纪前她和乔治在一起搞发明的事情。
她发明的专利技术虽然在古巴导弹危机时被美国海舰首度启用，威慑到对方军舰，但是，这项技术真正引起科学界重视竟是在 1997 年，距离申请专利的那年已过了 55 个春秋，这个时候的海蒂一个人居住着，牙齿快掉光了，听电话都费劲。
同一年，她作为第一位女性发明家，获得“发明界奥斯卡”之称的 BULBIE™ Gnass Spirit of Achievement Award。
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可是，3 年以后……
2000 年 1 月 19 日，那是一个清冷的早晨，佛罗里达州卡西贝利小城的一座公寓。朋友照例去看望她，隐约听到电视声，但是敲门久久没有得到回应。
当叫来警方破门而入时，她被发现躺在自家的床上，身上盖着一床天鹅绒的被子。
是的，她死了，床头的电视还在放着那两天热播的节目。
她是睡梦中死去的。面容很安详，昨晚她似乎做了一个美梦，梦里丈夫都送来飞吻，她依然像年轻的时候那样漂亮，惹人爱。去世后，她的骨灰被撒在了维也纳的森林中，她的衣冠冢则被维也纳中央墓地收纳，永远和贝多芬、舒伯特、约翰施特劳斯长眠在了一起。
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当人类进入信息时代时，海蒂发明的秘密通信系统技术出位了。
它现在的名字是“跳频”技术。现代社会人手一部的智能手机、手机里的 Wifi、蓝牙、全球定位系统都用到了海蒂·拉玛发明的这个技术，每一个人都享受着技术变革带来的成果。
世界通讯协会给予了她高度评价，称她是“为人类做出重大贡献的人物”，并追认她为 CDMA 技术的鼻祖。
2014 年，她的名字还被收录进了美国发明家名人堂，和爱迪生、乔布斯、莱特兄弟等发明家“住”在了一起。
2015 年 11 月 9 号，谷歌搜索首页上出现了一个身穿绿色晚礼服的女性，正是为了纪念“白天演戏、晚上发明”的女星海蒂·拉玛。
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生前被人记住是因为她的美貌，死后令人称道的却是她那惊人的才华。
大多数的人认为女性的美貌的光彩总是大过于才华，这从本质上是一种对女性的歧视。海蒂不仅用自己的智慧，给“花瓶”这个带有女性歧视的词语以狠狠地回击，还用发明的才能，重塑了自己的人生。
海蒂·拉玛曾经说过，“美貌与电影，或许能影响一个时代，但技术的善意，却能永沐后人。”拥有惊人的美貌，却始终不愿靠脸吃饭，她用尽一生跟世俗抗争，不过是想让世人记住的，美丽的女人，也可以留给世界智慧的背影。