一般來說，美女、明星很難和專利沾得上邊，人們通常也想不到電影演員能有科技發明的頭腦，但是，確實有這麼一個美麗的電影女明星，她有一項非常了不起的專利，這個專利是現代3G通訊技術的核心，也就是說，我們每天使用的手機通訊技術就得利於這個美女明星的貢獻。她就是人稱“擴頻通訊之母”，1913年出生於維也納一個猶太銀行家家庭的女演員赫蒂·拉瑪爾（Hedy Lamarr）。

擴頻通訊之母--美女明星赫蒂·拉瑪爾（照片來自Wikipedia）

 什麼是擴頻通訊？為什麼需要用擴頻通訊？赫蒂·拉瑪爾又為何被人稱為擴頻通訊之母呢？我們從簡略回顧通訊發展的歷史開始。

 通訊是人們為了實現溝通而傳遞信息的過程。擊鼓發令、烽火報信、鴻雁搭橋、信鴿傳書, 從這些古代原始的通訊方式, 演變至現代化的計算機數字通訊，千百年來人們做了種種努力,都是為了更多、更快、更準確、更可靠地傳遞信息，讓“千里眼”和“順風耳”成為現實。

 無線電波用於通訊的方面很多, 除了移動通訊之外, 還有廣播、電視、及各種軍事用途等等。因而，‘火車’的列車數有限, 分配給移動通訊的‘列車’數目遠遠不夠用。怎麼辦呢，為了更有效地利用給定的頻率段, 以滿足大量用戶的需要，現代通訊使用‘多址方式’。

             給了一定的頻率範圍，一定的時間段，使用許多種編碼方式，這就像是給定了一個三維的紙盒子（如下圖所示）。選擇多址方式, 就是選擇如何在這個盒子裡分配用戶。例如，可以使用下面三種方法（下圖中用各種不同的顏色表示不同的用戶）：

 （a）以‘頻率’而分：頻分多址（FDMA）、

             （b）以‘時間’而分：時分多址（TDMA）、

             （c）以‘編碼’而分：碼分多址（CDMA）。

 三種多址方式的比較

 頻分多址方式（a）把可以使用的總頻段劃分為若幹個互不重疊的頻道，分配給用戶；時分多址則將時間劃分成許多時間小間隙作為信號通道（b）。也就是說, 在頻分多址系統中, 每個用戶雖占有全部的時間, 卻只有很窄的頻帶寬度; 而在時分多址系統中, 用戶可能擁有整個頻寬, 卻只有很短的時間。碼分多址方式（c）不以分割時間或頻率來區分用戶，每個用戶都占有整個頻寬和全部時間，但卻有不同的編碼序列, 不同用戶以‘編碼’而分。 

 由於‘碼分多址’系統中,的每個用戶都有足夠寬的頻率範圍和時間範圍,因而具有許多優越性：頻譜利用率高，容量大，抗干擾能力強、保密性好等等。所以，CDMA（碼分多址）成為3G通訊的首選。為了具體實現CDMA，我們需要在給信息‘編碼’的同時, 擴大信息的頻帶, 這就是‘擴頻通訊’。

 儘管以擴頻技術為基礎的3G通訊近年來才迅速發展，擴頻技術卻已經有了好幾十年的歷史，它最早的發明專利就屬於上面談到的上世紀四十年代當紅的電影女明星赫蒂·拉瑪爾。

 首先，赫蒂·拉瑪爾是個貨真價實的好萊塢明星，她演繹了電影史上第一部“露兩點”的影片Ecstasy，她經歷了六次婚姻，在好萊塢以風流貌美而名噪一時，連費雯麗也曾經以長得像她而倍感驕傲。

 一場以失敗而告終的婚姻改變了她的命運！為了逃離失敗的婚姻，擺脫她的眾多納粹‘朋友’圈子中政治軍事鬥爭的漩渦，赫蒂逃到了倫敦。並開始積極地學習和研究通信技術，以幫助盟國戰勝納粹敵人。在好萊塢時，赫蒂結識了一位音樂家喬治·安塞爾，喬治也到了倫敦，並一心想要對德作戰有所貢獻。因此，他們兩人一起積極地進行一項能夠抵擋敵軍電波干擾或防竊聽的秘密軍事通訊系統的研究，並最終製成了一個以自動鋼琴為靈感的‘擴頻通訊’模型，並且在1942年的八月得到美國的專利。

 這‘擴頻通訊技術’，與自動鋼琴有什麼關係呢？我們以下圖為例說明：圖（a）的自動鋼琴中，每個琴鍵代表一個頻率，或者說是一段窄窄的頻帶。當鋼琴自動演奏一段曲子時，音符按照曲調在各個鍵之間跳躍，比如：“C-F-G-G-A-F-D”，這時，雖然每次只彈一個鍵，但在演奏的這一段時間中，合成聲波的頻率從A到F跳躍變化。也就是說，頻率範圍不再只是一個音，而是擴大到了A和F之間。將這個道理用到通訊中，如圖（b）所示，讓載波的頻率F不固定，而是按照一定的規律跳躍，合成的結果也是使頻率範圍擴大了，達到‘擴頻’的效果。這就是赫蒂和喬治當時專利中的‘跳頻擴頻技術’。這載波頻率F跳動的規律，對應於自動鋼琴所彈奏的一段樂譜，也就是通訊中所用的一種‘編碼’。

 跳頻擴頻是一種時間平均的擴頻過程。通訊技術中，擴頻方法除了跳頻擴頻之外，還有圖（b）所示的‘直接序列擴頻’法，是將編碼與信息相乘後再進行調製。

 當時，赫蒂·拉瑪爾和喬治·安塞爾將他們這項專利送給了美國政府，希望能夠對當時正如火如荼進行中的二次大戰有所幫助。遺憾的是, 也許是發明家的思想太超前於技術條件的發展吧,美國軍方當時並未採用這一技術。喬治·安塞爾於1959年去世時, 也尚未看到他們的發明得以應用。

直到1962年, 也就是赫蒂·拉瑪爾和喬治·安塞爾的專利過期之後的第三年, 該技術才第一次被美國軍方秘密使用於解決古巴導彈危機的行動中。後來，擴頻通訊被深入研究，並多次用於軍用通訊領域。尤其是到了上世紀九十年代，在無線電移動通訊的商業界中，擴頻通訊技術飛速發展，大展宏圖, 還造就了許多百萬富翁。儘管如此，這項專利的原始擁有者卻未曾因此而賺取過分文。

不過，值得一提的是，1997年, 以保護技術的權利與自由為目的的團體-電子前沿基金會（Electronic Frontier Foundation）頒發給85歲高齡的赫蒂·拉瑪爾一個獎項, 以表彰她和喬治·安塞爾對此電子技術的貢獻。2000年, 赫蒂·拉瑪爾在佛羅里達州平靜而安詳的去世, 無論如何, 遲到了五十五年的社會認可終能使我們的美女明星發明家含笑九泉, 比起她的合作人喬治·安塞爾來說，要少幾分遺憾了。