无线通信|无线通信大讲堂（一）—— 为什么能通过无线信号通信移动通信

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现代人已经习惯了使用手机通信、上网带来的便捷。使用手机就可以给朋友、同事打电话，还能上网冲浪、发博客，使用各种通信软件可以文字聊天，淘宝天猫购物方便快捷。出门买东西购物付款更是已经离不开移动通信了。（卖钱包的和偷钱包的都哭了）
现在看上去这都是司空见惯的，但几十年前，这些可是我们无法想象的事情。第一代无线通信刚出来的时候，非常昂贵，所以那个时候大哥大那是身份的象征，可不是随随便便谁都能用得上的。（第一代移动通信系统，可以叫1G：1st Generation）。
上个世纪八十年代，一部大哥大的售价差不多是一万元左右，这还不算完，光有手机是不行的，还要交一笔不少的入网费，大概在5~6千左右。这个价格就是放到现在也不低了，更不用说在几十年以前了。

1983年摩托罗拉Dynatac8000x
再看看现在，谁不是手里一个手机，家里还有几个淘汰的手机再吃灰啊。以前2、3G时代，手机上个网真是慢啊。现在呢， 5G通信，几个G的文件可以用几秒钟下载完毕，视频通话更是从4G时代就支持的基本功能。这30多年，通信技术更新之快、手段增加之丰富真是让人眼花缭乱。
可以说：现在，通信技术与手段的发展不单单方便了沟通，同时也改变了我们的生活方式。

多姿多彩的手机应用
那么手机到底是怎么通信的呢？里面的原理到底是什么？大家都知道的是手机通过无线信号工作的，但信号是怎么来的？为什么我们看不见摸不着的无线信号却能够传输语音和数据呢？下面请通过本系列文章来了解一下这方面的知识。

注：本系列文章尽量通过通俗易懂的语言来讲解无线通信类的知识，但无线通信系统是一个及其复杂的系统，避免不了会涉及一些晦涩难懂的术语以及英文缩写甚至是数学公式，希望大家能耐心看下去，毕竟学习是快乐的（并不）。

最简单的无线通信是什么？当然是两个人面对面谈话了，谈话的两人之间毕竟没有用线连着。所以广义上来说，用声音互相交流信息也是“无线通信”的一种。这种通信是通过声波来实现的，声波是人的声带受到可控的气流冲击产生振动而产生，而这种带有信息内容的按照有规律振动方式与强度产生的声波，通过空气这种介质传到接收方，也就是对话的另一方耳朵中。接收方的耳朵中的耳膜会受到空气振动的影响而产生类似的振动，然后听觉神经会将这种有规律的振动翻译成大脑可以识别的神经信号，大脑接收到以后将其转为有意义的逻辑语言单位。这样就将空气的振动变成了可交流的信息。

声音如何入耳
所以，就算是最简单的两个人谈话也可以罗里吧嗦的说上这么一大段。但这一大堆话并非毫无意义，这里面恰恰包含了通信原理的一些基本概念。大家请看下图，这个图是通信原理教材或者相关通信类参考书籍中最常见的一张图，这张图描述了通信需要最基本的几个要素。

通信系统模型
对比上面的例子，可以知道说话的人（我们叫信源）说出来的话为信息，发送设备为说话者的声带与嘴巴，信道就是空气，接受设备是对方的耳朵，受信者（又称信宿）则是接收者的大脑。还有一个噪声源，其实就是周围环境中的噪音，作为一个理论模型是需要严谨的，所以这也是一个不可缺少的部分。举个例子，在很嘈杂的环境，比如附近有大喇叭播放广场舞音乐，那附近的人说话就比较费劲，要么两人靠近些，要么说话的人要提高嗓门或者干脆走的远远再在说话。但本篇讨论我们暂时不考虑噪声的问题，以后再说相关噪声的内容。
了解了上述几个概念，我们就可以继续讲下去了。回到文章的标题，为什么能够通过无线信号通信。通过上面的例子，我们就可以开始回答这个问题了。
通信传输的是消息，而消失又是怎么通过无线信号传输的呢？所以，首先说信号（这里讲的是广义上的信号）：凡是能够携带信息的，进行传播的物理量，我们叫信号。一般来讲：运载消息的工具就可以称之为信号，信号是消息的载体。
这样说还是有点抽象，下面我们举两个例子：
1.古代的烽火信号
2.飞鸽传书

原始的两种通信手段
第一个例子中消息的载体是什么，当然是燃烧的狼烟，敌人来了就会有烟，安全就不会点燃。那消息的内容就是敌人来了或者没来。
第二个例子中消息的载体是什么呢？有人可能会说是鸽子，也有人会说是鸽子携带的纸条，其实应该是写在纸条上的文字。确切的说，文字是消息的载体，而纸条是文字的载体，鸽子则是纸条的载体。
这样信号的概念我们应该了解啦。那么回到我们要讨论的标题，为什么可以通过无线信号进行通信。其实这个问题从另一个角度来问就是，为什么无线信号可以作为消息的载体。
可以用一句话回答：因为无线信号（手机通信中是指电磁波）可以被我们的设备改变成可以携带信息的载体，也可以说正因为我们能够把电磁信号的波形塑造成我们想要的样子，所以电磁波才能被我们用来作为信息的载体。
再回到之前提到的两个人说话的例子。对比通信模型，信息自然就是我们说的话（或者说我们发出的声音），而声音的载体则是声波。声波是由人的声带振动产生的，通过空气传播到对方的耳朵里，耳朵里面的鼓膜将振动转成可识别的神经信号传给大脑，这样大脑就会将信号分析成可识别的信息啦。（和前面的内容有些重复了，不是骗字数的，重要的事情要多说一遍）
那么扩展到我们的移动通信，也就是手机通信，其原理与上面大同小异，也都遵循着最基本的通信原理。
打电话的时候，首先我们的手机接收到我们的说话声音，然后将声音通过采样，量化、编码等处理转换为数字信号，数字信号则通过手机的数模转换系统处理后通过天线以电磁波的形式发送出去。接下来基站接收并转发给接收端（被叫的手机），接收端的动作差不多，只是顺序是反着来的。收到无线信号，然后将信号恢复为数字信号，而数字信号可以通过数模转换变为模拟信号，也就是将数字信号恢复成了声音信号，这样被叫的手机就可以把主叫的声音复制并通过听筒播放出来，从而实现了两端的通信。

手机通信
看完这篇大家应该能了解以下内容：
1.1G、2G一直到现在的5G中“G”的的含义是什么？
2.什么叫消息？消息的载体是什么？
3.通信的基本模型。
4.为什么无线信号可以传输消息？
如果您回答不上来这几个问题，建议您再看一遍。
本篇遗留的需要解释的东西：
1.采样，量化、编码等步骤是为了什么？
2.模拟信号和数字信号的区别是什么？
【无线通信|无线通信大讲堂（一）—— 为什么能通过无线信号通信】后面的文章会对上面两个问题进行回答，请大家期待。