專業(yè)英語-數(shù)字通信歷史

HistoryofDigitalCommunicationText13

Intheelectricalcontext,digitalcommunicationhasitsrootsintelegraphy.In1838,samuelF.B.Morsedemonstratedamachine(thetelegraph,meaningdistantwriting)forsendingmessagesrapidlyoverlongdistances,whichforthetimewasremarkableinitself.(Rememberthiswassome60years

priorto

thedemonstrationoflong-distanceradiowavepropagation.)在電氣方面，數(shù)字通信已經(jīng)在電報(bào)中根。1838，塞繆爾全莫爾斯展示機(jī)（電報(bào)，意義遠(yuǎn)寫）發(fā)送消息迅速在很長(zhǎng)的距離，這對(duì)于時(shí)間顯著本身。（記住這是60年來的遠(yuǎn)程無線電波傳播。示范之前）Moreinterestingperhapsisthat

thisfirsthigh-speedelectricaltelecommunicationdevice

utilized

simplecurrent-on/current-offsignalingtobuildacode,ordiscretesignalset,forsendingalphanumeric（字母數(shù)字）characters.Thiscode,laterstandardizedasMorsecode,useddots,orshortcurrentpulses,anddashes,orpulsestypicallyabouttwotimesthedurationofdots.更有趣的是，這第一條高速電氣通信設(shè)備利用簡(jiǎn)單的電流/電流關(guān)閉信號(hào)建立一個(gè)代碼，或離散信號(hào)，發(fā)送的字母數(shù)字字符（字母數(shù)字）。這個(gè)代碼，后來規(guī)范為摩爾斯電碼，用點(diǎn)，或短的電流脈沖的持續(xù)時(shí)間，和破折號(hào)，點(diǎn)或脈沖通常大約兩倍。Thedesignersofthiscodeputtheirgoodsensetowork(longbeforeinformationtheorywasborn)andassignedshortpatternstofrequentlyusedletterssuchase(asingledot)andt(singledash).Numbersandpunctuationmarks,aswellasrareletterssuchasq,x,andz,wereassignedlongerpatterns.Inthisway,telegrapherscouldsendtypicalmessagesinshorttime,andskilledoperatorscouldachievethroughputsofperhaps75wordsperminute,電報(bào)員、報(bào)務(wù)員判斷力強(qiáng)這段代碼的設(shè)計(jì)師把他們的理智工作（在信息理論出世）和分配的短模式頻繁使用的字母如E（單點(diǎn)）和T（單點(diǎn)）。數(shù)字和標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，以及罕見的字母，如Q，X，Z，被分配模式的時(shí)間。在這種方式中，報(bào)務(wù)員將在短時(shí)間內(nèi)典型的消息，和熟練的操作能達(dá)到75字每分鐘的吞吐量可能，limitedbythekeying

speedofthesenderandtheprocessingspeedofthehumandecoder（譯碼器、解碼器）,butgenerallynotbythe

transmissionmedium.Despitehavingitsgenesis（發(fā)生、起源）inthedigitalframework,foraboutthenext100years,communicationbecamepredominantlyanalogintheformsofthetelephone

(inventedbyBellin1872),

radio,andtelevision.由鍵控速度的發(fā)送者和人類解碼器的處理速度有限，但一般不通過傳輸介質(zhì)。盡管其成因在數(shù)字的框架，為未來100年，通信成為主要的模擬電話的形式（由貝爾在1872發(fā)明的），廣播，電視。

TheworkofNyquistin1920s,wasperhapsthenextmajorconceptualcontribution

tothedevelopmentofdigitalcommunications.

Nyquistdevelopedtherelationship

betweentheavailablechannelbandwidthandthemaximumpulsetransmissionrate

thatwouldsupportzerointerpulseinterferenceandlaidthefoundationforthecelebratedsamplingtheorem:

著名的在上世紀(jì)20年代的奈奎斯特工作，也許是下一個(gè)重要的概念對(duì)數(shù)字通信的發(fā)展。奈奎斯特可用信道帶寬和最大脈沖的傳輸速率，支持零脈沖干擾和著名的采樣定理的關(guān)系發(fā)展奠定了基礎(chǔ)：

afrequency-limited

signal

canberepresented

bythevaluesofthesignal

takenatregularintervals

iftheSamplingintervalissufficientlyshort,

thatis,Tsamp<(B)-1,whereBisthesignal’sbandwidth.Thisresultallowscommunicationtobe

atleastadiscrete-timeprocessandis

attheheartofmostmodern（現(xiàn)代）digitalcommunicationsystems,wheresignalssuchasspeecharesampled,quantized,digitallytransmitted,andreconstitutedintocontinuous-timesignalsfortheuser.一個(gè)頻帶受限的信號(hào)可以通過以規(guī)則的時(shí)間間隔，如果采樣間隔足夠短，這是信號(hào)所代表的價(jià)值，tsamp＜（B）-1，其中B是信號(hào)帶寬。這個(gè)結(jié)果讓通信是至少一個(gè)離散過程，在最現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)的心臟，其中的語音信號(hào)進(jìn)行采樣，量化，數(shù)字化傳輸，并重建為用戶連續(xù)時(shí)間信號(hào)。

Ataboutthesametime,theseed

forthemodernviewofinformationtheory

wasplantedbyHartley,whoreasoned（詳盡論述）that

informationwasrelatedtotheprioruncertaintyaboutthemessageandthat

theamountofinformation

contained

wasproportional（成比例）tothelogarithm（對(duì)數(shù)）ofthenumberofpossiblemessages.Theseideaswerenottakenup（繼續(xù)下去、吸收、接納）againuntiltheworkofShannon20yearslater.同時(shí)，對(duì)信息論的現(xiàn)代觀點(diǎn)種植的種子由哈特利，誰認(rèn)為信息是關(guān)于消息之前的不確定性，包含的信息量是成正比的關(guān)系的對(duì)數(shù)的消息數(shù)。這些想法不采取接納直到20年香農(nóng)工作以后。

ThepatentissuedtoReevesin1938

marksanotherkeystep.Here,

elementary(binary)sequencesoffixedlength,

calledpulsecodes,

wereusedtorepresentanalogsamplevalues

bypartitioningtherangeofanalogvaluesintosmallregionsandtransmitting

theidentificationcodefortheregioninquestion.Thistechnique,

knownaspulsecodemodulation(PCM),

occupiesacentralplacetoday

intransmissionandstorageofspeech,music,visualandtelemetrysignals.談及的標(biāo)識(shí)碼遙測(cè)1938標(biāo)志的另一個(gè)關(guān)鍵步驟李維斯頒發(fā)的專利。在這里，初級(jí)（二進(jìn)制）的固定長(zhǎng)度的序列，稱為脈沖碼，采用模擬值的范圍劃分成小區(qū)域，這個(gè)地區(qū)發(fā)送識(shí)別碼代表的模擬采樣值。這種方法，稱為脈沖編碼調(diào)制（PCM），居于核心的位置在今天的演講中，傳輸和存儲(chǔ)音樂，視頻和遙測(cè)信號(hào)。

Inthe1940sand1950s,majoradvances

weremade

alongdifferenttheoreticallines,

forexample,intreatingcommunicationasaprobabilisticprocessandusing

probabilitytheory（概率論）,whichitselfwasrapidlymaturingasamathematicaldiscipline（學(xué)科）,

tooptimizevariousaspects

ofthecommunicationprocess.Fundamental（基本原理）wasthedevelopmentofstochasticnoisetheoryandproceduresforoptimalreceptionofmessage.隨機(jī)噪聲理論在1940和1950年代，主要提出了不同的理論線，例如，在處理通信作為一個(gè)概率過程，利用概率論，這本身就是快速成熟，為數(shù)學(xué)學(xué)科，優(yōu)化了通信過程的各個(gè)方面?；驹硎菍?duì)信息的最佳接收隨機(jī)噪聲理論和程序的發(fā)展。Termssuchasexpectation,

maximumlikelihood,andmatchedfilter

becamepartofthecommunicationtheoretician’slanguage.

Thetreatment

ofthecommunicationprocessasaprobabilisticprocess

raisedtheissueofhowefficientcommunicationcouldultimately（最終）be,givenaprobabilisticsourceandaprobabilisticchannel.Inhislandmark（劃時(shí)代的）paperpublishedin1948,如預(yù)期，最大似然，和匹配濾波器成為通信理論家的語言的一部分。治療傳播過程的概率過程如何有效溝通提高最終，給出一個(gè)概率的來源和概率。在他的劃時(shí)代1948發(fā)表的論文，Shannonshowedtherearefundamentallimitstothethroughputofinformationimplied（包含）bythenatureofthechannel,butnot

onthereliabilityoraccuracy,providedthesethroughputconstraints（系統(tǒng)規(guī)定參數(shù)）areobeyed.Morespecifically,Shannonshowedthereisaparameterattachedtoachannel,calledchannelcapacity,denotedC,that

hasthesignificance（意義）thatattempts（試圖）atreliablecommunicationaredoomedto（注定）failureiftheattempteddigitalinformationthroughputexceedsC.香農(nóng)有基本限制信息的吞吐量包含的信道的性質(zhì)，但不在可靠性或準(zhǔn)確性，提供這些吞吐量的系統(tǒng)規(guī)定參數(shù)服從。更具體地說，信息顯示有一個(gè)參數(shù)附加到一個(gè)通道，稱為信道容量，記為C，這是有意義的（意義），試圖在可靠的通信是注定要失敗的嘗試如果數(shù)字信息吞吐量超過C.Morepositively,though,wecanachievearbitrarilyreliablecommunication

ifwesignalatinformationrateslessthanC,

wherebyreliablewemean“withanarbitrarilysmallmessageerrorrate.”

Shannon’sdemonstrationofthisresult

wasquiteremarkable,beinganexistenceproofsindicatetheneedtosendmessagesinlongblocksasdescribedpreviously.

更加肯定的是，雖然，我們可以實(shí)現(xiàn)任意可靠通信如果信號(hào)在信息速率小于C，由可靠的意思就是“一個(gè)任意小的消息錯(cuò)誤率?！毕戕r(nóng)這個(gè)結(jié)果是相當(dāng)顯著的，作為一個(gè)存在的證據(jù)表明需要在長(zhǎng)塊如前所述發(fā)送消息。Theproofsindicatetheneedtosendmessagesinlongblocksofchannelsymbolstoachievesomekindof

noiseaveraging,butnoconstructivecodeswereproposed（提議、提出）.Shannon’sdiscoverywastrulyarevolutionincommunicationhistory(J.L.Masseyhaslikened（比擬）ittotheCopernicanrevolution),whichoverturned（顛覆）theformercommunicationtheory

ofhowtosendmessagesreliably,thatis,sendthemseveraltimes,perhapsmanytimes,andtakesomesortof

majorityvote.證據(jù)表明需要發(fā)送消息的長(zhǎng)塊信道符號(hào)來達(dá)到某種噪聲平均，但沒有提出建設(shè)性的代碼了。Shannon發(fā)現(xiàn)確實(shí)是通信史上的一次革命（j.l.massey比作到哥白尼革命），顛覆前通信理論如何發(fā)送消息可靠，那是，給他們幾次，也許很多次，并且采取一些投票。

Ofcourse,thethroughput,orchannelutilization,

decreaseswithsuchincreasingrepetitions（重復(fù)）.Shannonshoweditwasnotnecessary

toreducethethroughputtonearzero

inordertogetreliabletransmission,butonlylessthanthespecialnumberCalreadymentioned.

Naturally（當(dāng)然、自然）,thisbetterperformanceshouldnotcomewithoutcost;當(dāng)然，吞吐量，或信道的利用率，減少重復(fù)這樣的增加。香農(nóng)證明沒有必要降低吞吐量接近零，為了得到可靠的傳輸，但只有不到特殊號(hào)碼C已經(jīng)提到。自然更好的性能，這應(yīng)該不是沒有成本；wearefacedwithcommunicatingusinglongblocks,andthus

with（伴有）presumably（假定上、大概）longdelay(measuredinsignalintervals),andperhapstousingrathercomplicatedschemesforencodinganddecoding.Around1950,GolayandHammingproposed

thefirstnontrivial（非平凡的）errorcorrectingcodes,whichutilizedanumberof

redundantbitsorparitycheckbits,along

withthe

informationbits,不簡(jiǎn)單的我們面對(duì)的是用長(zhǎng)塊連通，從而推測(cè)長(zhǎng)延時(shí)（信號(hào)的時(shí)間間隔測(cè)量），或者使用相當(dāng)復(fù)雜的方案的編碼和解碼。1950左右，格雷和海明提出的第一個(gè)非平凡的糾錯(cuò)碼，利用多個(gè)冗余位或奇偶校驗(yàn)位，隨著信息，toachieve

betterperformancethananuncodedsystemwouldachieveonthesamechannel.This,coupled（連同）withtheexistenceofstrongercodesshown（指出）toexistbyShannon,

precipitated（使沉淀）awealthofsubsequentwork,andnewmodulation/codingtechniquesarestillanimportantresearchtopic.實(shí)現(xiàn)比未編碼系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)在同一信道性能更好。這，加上與存在更強(qiáng)的代碼所示存在的香農(nóng)，沉淀豐富的后續(xù)工作，和新的調(diào)制編碼技術(shù)仍然是一個(gè)重要的研究課題

Intermsofsystemdevelopment,theT-carriersystem

initiatedbytheBellSysteminthe1960sfordigitaltelephonyandvideo

represents

thefirstmajorpenetration（滲透）ofdigitaltransmissiontechnologyintoapreviously（先前的）analogworld.TheIntegratedServicesDigitalNetwork(ISDN)represents

aplan

foraworldwideswitcheddigitalinformationnetworkforvoice,data,andvisualinformationtransfer.

以…的觀點(diǎn)在系統(tǒng)開發(fā)方面，載波系統(tǒng)由貝爾系統(tǒng)在上世紀(jì)60年代發(fā)起的數(shù)字電話和視頻是第一個(gè)主要的滲透數(shù)字傳輸技術(shù)到以前模擬世界。綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）是一個(gè)全球計(jì)劃交換數(shù)字信息網(wǎng)絡(luò)的語音，數(shù)據(jù)，和視覺信息傳遞。Satellite

communicationhas

beenundergoingasteadytransition

fromanalogtodigitaltransmissiontechniques.Inlate1988,theTAT-8transatlanticfiber-opticsystemwasputintoservice,employing（使用）digitallightwavetransmission.

Thissystemconveysabout40,000simultaneous（同時(shí)發(fā)生的）voiceconversations.Presently,thevisionisseamlesscommunicationofvoice,data,