从蓝牙到5G，瑞典始终走在无线通信前沿

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早在蓝牙标志开始发出蓝光……并最终普及到世界各地人们的口袋之前，瑞典隆德大学的一位教授就坚持着一个看似不可能的想法：用无线连接取代手机和耳机之间的线缆。

而且这并非普通的连接方式。它的有效距离可达十米，几乎不耗电，占用空间极小，制造成本不超过五美元。

“人们听到这个消息时都嘲笑我，说这根本不可能，”蓝牙的共同发明人、瑞典隆德大学前兼职教授斯文·马蒂森说道。

摆脱线缆束缚的竞赛

上世纪90年代中期，人们第一次能够将手机带出家门。摆脱了之前将他们束缚在墙上插座的缠绕线缆，成为了一种自由的象征。然而，还有一根线缆仍然束缚着移动用户——耳机线。

英特尔、诺基亚和摩托罗拉——来自世界各地的科技巨头——竞相引领下一场革命：让不同的设备之间实现无线通信。但当时还没有人真正实现过。

解决方案来自瑞典南部的一座小城，几十年来，这座城市在应用电子和电信领域积累了独特的专业知识。它的独特性如此之高，以至于电信公司爱立信选择将其移动电话研发基地设在距离大学实验室仅几米远的地方。因此，当无线电研究员斯文·马蒂森 (Sven Mattisson) 于 1995 年从隆德大学跳槽到爱立信公司，着手解决当时一项重大的技术挑战时，从理论到实践的转变可谓迅速。

隆德的独特之处在于，大学与产业之间的鸿沟极小。斯文表示，这意味着想法不会仅仅停留在概念层面，而是会转化为实际可用的技术。

斯文·马蒂森认为芯片技术是无线通信的解决方案。虽然类似Wi-Fi的无线网络早已存在，但这项技术过于昂贵、体积庞大且功耗过高，无法集成到手机中。于是，他与同事兼共同发明人雅普·哈尔森一起，开发了一种更为简单的方案：一种小型芯片，利用无线电波实现手机和耳机之间的连接。该芯片能够同时发射和接收信号，并能快速切换频率以避免其他设备的干扰。真正的挑战在于如何在充斥着从Wi-Fi到微波炉等各种信号的频谱中，过滤掉其他设备的正确信号。

“当我们收到第一批原型机时，发现滤波器无法正常工作，我感到非常沮丧。那段时间我彻夜难眠，”斯文·马蒂森说道。

每一次原型机的失败都会使项目进度延后数月——而时间对于争夺未来无线通信技术先机的竞赛至关重要。

历史上最重要的信息之一

经过近三年的原型开发和无数个不眠之夜，斯文·马蒂森（Sven Mattisson）期盼已久的时刻终于到来。1997年，他们研制出了可用的原型机。在世界历史上，他们首次实现了通过无线电波发送信息——无需电缆或移动网络。

我当时彻底慌了——我到底该写些什么？

字母 Q、W、E、R、T 和 Y 依次出现。动画演示。

“最后，我只是按下了键盘顶部的前六个键……”斯文·马蒂森笑着说。

信息的内容或许并不惊天动地，但它成功送达的事实却永远地改变了全世界的沟通方式。

“我从未想过它会发展到今天这样的规模。与此同时，我们设计的这项技术可以实现无限量生产。”

现在，真正的挑战还在斯文面前。他解释说，概念开发和工作原型制作只占整个工作的百分之十，剩下的就是将这项技术推向市场。而事实证明，这说起来容易做起来难。

蓝牙名称的由来

1997 年末，多伦多。世界各大科技巨头齐聚一堂，展示他们针对当今时代最关键问题之一——无线通信的未来——的解决方案。瑞典人斯文·马蒂森和他的业内同行吉姆·卡达赫此行的目的是说服提案委员会，爱立信的无线链路才是大家梦寐以求的解决方案。因为如果他们的技术想要真正发挥作用，就必须成为所有新型手机的标配。然而，他们失败了。委员会对此并不买账，反而宣布另一家公司的方案胜出。

失望之余，斯文和吉姆前往最近的酒吧，讨论究竟出了什么问题。但几杯啤酒下肚后，话题却转向了他们最喜欢的话题——维京人。斯文·马蒂森谈起了他读过的一本关于维京人的书，弗朗斯·G·本特松的《长船》。书中描述了哈拉尔·蓝牙国王如何试图在被称为“维京集会”的会议上团结维京人的各个派系。这些是政治会议，会上会做出各种决定，最后大家一起庆祝。

没有什么比酒足饭饱、杯中还剩啤酒时，聆听精彩的故事更惬意的了。这不仅能让用餐间隙的时光轻松度过，还能减少餐桌上的争吵。

——弗兰斯·G·本特松，《长船》

“吉姆觉得这完美地诠释了我们如何让公司合作开发新技术。我们开会，解决冲突——然后一起狂欢！”斯文笑着说。

在酒吧小酌之后，吉姆·卡达赫建议他们以维京国王的名字将新技术命名为“蓝牙”。斯文和吉姆继续不懈努力，争取让外界了解这项技术。

一年后，爱立信成功地让诺基亚、英特尔、东芝和IBM这几家科技公司达成共识——将这项技术打造成为全球通用标准。现在，是时候正式发布了。斯文·马蒂森回忆说，几位顾问当时正全力以赴地为这项技术想名字。

其中一个建议是“调情”（Flirt），口号是“靠近，但不触碰”。

但这些名字一个接一个地被否决——要么已被占用，要么被否决。最终，剩下的只有当初几杯啤酒下肚后想出来的那个暂定名称。于是他们就用了这个名字。剩下的，正如人们常说的，就成了历史。

从蓝牙到下一代移动网络

斯文·马蒂森开发蓝牙时，面临的挑战是如何让众多用户共享同一频谱，同时避免信号混成一片嘈杂的噪声。蓝牙问世后，这一挑战并未消失，反而愈演愈烈。

2010 年代初，随着 4G 的出现，互联网真正走进了我们的口袋。结果如何？移动数据使用量呈爆炸式增长。我们不再满足于仅仅互相发送信息；我们想要与朋友（以及陌生人）在线分享照片和视频。预测显示，移动流量将增长十倍、二十倍甚至三十倍——但有一点始终未变。

“移动电话用于发送和接收信号的频谱——即频率频谱——并没有增加，”隆德大学无线电系统教授弗雷德里克·图夫韦松说道。

移动网络已接近崩溃边缘，弗雷德里克是众多寻求解决方案的研究人员之一。最激进的想法之一来自美国贝尔实验室：如果移动网络基站——也就是在手机和网络之间接收和发送无线电信号的固定发射器——拥有无限多的天线协同工作，而不是只有几个，会怎么样？但这个想法最终未能实现。

“没人认为这真的可行。它看起来太复杂，也太耗费资源了。但我们不这么认为。”

两项世界纪录

弗雷德里克·图夫森和他的同事决定在他们的实验室里测试这个想法——一个灰色的房间，荧光灯照明，白板上涂满了涂鸦，地板上散落着缠绕的电缆。就在这间位于隆德北部、毫不起眼的实验室里，一项重大的技术突破即将发生。

他们在房间的一侧搭建了一个拥有大约一百根天线的基站。在另一侧，他们模拟了一个过载的移动网络。

“所有用户都彼此相距不到一米，并且在同一时刻使用完全相同的频率进行传输，”他解释道。

在只有几根天线的标准 4G 网络中，这会导致信号混成一片噪声。但有了上百根天线，情况就不同了。基站不再向四面八方发射信号，而是能够更精确地将信号定向到每部手机。这就像用许多小手电筒代替了聚光灯。突然间，人们能够检测到每个信号传输方式的细微差别，从而区分不同的用户。

“我们是世界上第一个证明 5G 在实际应用中真正有效的公司，”弗雷德里克·图夫森说道。

仅仅两年后，2016年，隆德大学就创造了一项新纪录。这一次，他们打破了在同一频段上共享用户数量并保持彼此独立的纪录——22个用户，如果你好奇的话。

隆德大学的实验为当今的移动网络奠定了基础。这项名为大规模MIMO（多输入多输出）的新技术，使得无线电波的利用效率更高，可靠性更强，能耗更低。

“从那时起，许多科技公司都感谢我们勇于引领潮流，使他们能够效仿，并将这项技术推向世界，”弗雷德里克说道。

正是由于5G技术，如今的移动网络才能在人口密集的市中心、医院、公共交通和工业场所等众多需要同时连接大量人员、机器和系统的场所稳定运行，而网络中断可能会造成严重后果。

迈向更高频率

我们使用海量数据——以至于长期以来支撑移动网络的无线电频率再次饱和。为了应对如此庞大的流量，网络被迫迁移到更高的频率。而这带来了新的挑战：频率越高，信号定向就越困难。

大规模 MIMO 技术（可以比作许多小型手电筒）已不再适用。如今密集的移动网络需要激光般的精度：即使用户彼此距离很近且同时通信，每个信号也必须精确到达正确的接收者。

长期以来，将这种精度（称为数字波束成形）直接集成到手机中被认为是不现实的。但在 2024 年，从隆德大学无线电系统和天线技术研究衍生出来的公司 BeammWave 证明了这是可能的。BeammWave 利用手机中的一块小型芯片，成功演示了用于 5G 的分布式数字波束成形。

据BeammWave首席执行官、隆德大学校友斯特凡·斯韦德贝格(Stefan Svedberg)称，这项突破性技术在隆德取得并非偶然。巧合的是，他此前曾参与推动蓝牙技术成为技术开发者的通用标准。

隆德在节能无线通信领域拥有深厚的传统，其根源可以追溯到蓝牙技术。这造就了一个独特的生态系统：大型科技公司的产业专长、培养顶尖工程师的大学以及世界一流的基础设施。即使以国际标准衡量，这也非同寻常。

三十年来始终走在无线通信前沿

蓝牙技术奠定了隆德所有技术的基因：紧凑、节能、经济。正是这种基因，使得隆德大学在过去三十年中始终处于无线通信领域的前沿：从蓝牙、大规模MIMO和5G，到如今的数字波束成形。随着研究人员将目光转向下一个重大技术突破——6G，瑞典隆德大学也将继续发挥重要作用。

“我们在一个非常大的组件中发现了一颗小螺丝——而这颗螺丝正是我们非常擅长的，”斯特凡·斯韦德贝格说道。

Written, researched and produced by: Amanda Lindström
Photography, infographics and video: Catrin Jakobsson
Sources: Sven Mattisson, Fredrik Tufvesson, Stefan Svedberg, 'The Long Ships' by Frans G. Bengtsson (1994, translated by Michael Meyer), Lux Insights, Inc.
Archival images: Harry Hotline Society archive, Sven Mattisson private collection, Kennet Ruona, Louis Moe, Henry A. Payne
Editor: Ellen Albertsdóttir, ellen.albertsdottir@kommunikation.lu.se