专业英语-数字通信历史

HistoryofDigitalCommunicationText13

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

priorto

thedemonstrationoflong-distanceradiowavepropagation.)在电气方面，数字通信已经在电报中根。1838，塞缪尔全莫尔斯展示机（电报，意义远写）发送消息迅速在很长的距离，这对于时间显著本身。（记住这是60年来的远程无线电波传播。示范之前）Moreinterestingperhapsisthat

thisfirsthigh-speedelectricaltelecommunicationdevice

utilized

simplecurrent-on/current-offsignalingtobuildacode,ordiscretesignalset,forsendingalphanumeric（字母数字）characters.Thiscode,laterstandardizedasMorsecode,useddots,orshortcurrentpulses,anddashes,orpulsestypicallyabouttwotimesthedurationofdots.更有趣的是，这第一条高速电气通信设备利用简单的电流/电流关闭信号建立一个代码，或离散信号，发送的字母数字字符（字母数字）。这个代码，后来规范为摩尔斯电码，用点，或短的电流脉冲的持续时间，和破折号，点或脉冲通常大约两倍。Thedesignersofthiscodeputtheirgoodsensetowork(longbeforeinformationtheorywasborn)andassignedshortpatternstofrequentlyusedletterssuchase(asingledot)andt(singledash).Numbersandpunctuationmarks,aswellasrareletterssuchasq,x,andz,wereassignedlongerpatterns.Inthisway,telegrapherscouldsendtypicalmessagesinshorttime,andskilledoperatorscouldachievethroughputsofperhaps75wordsperminute,电报员、报务员判断力强这段代码的设计师把他们的理智工作（在信息理论出世）和分配的短模式频繁使用的字母如E（单点）和T（单点）。数字和标点符号，以及罕见的字母，如Q，X，Z，被分配模式的时间。在这种方式中，报务员将在短时间内典型的消息，和熟练的操作能达到75字每分钟的吞吐量可能，limitedbythekeying

speedofthesenderandtheprocessingspeedofthehumandecoder（译码器、解码器）,butgenerallynotbythe

transmissionmedium.Despitehavingitsgenesis（发生、起源）inthedigitalframework,foraboutthenext100years,communicationbecamepredominantlyanalogintheformsofthetelephone

(inventedbyBellin1872),

radio,andtelevision.由键控速度的发送者和人类解码器的处理速度有限，但一般不通过传输介质。尽管其成因在数字的框架，为未来100年，通信成为主要的模拟电话的形式（由贝尔在1872发明的），广播，电视。

TheworkofNyquistin1920s,wasperhapsthenextmajorconceptualcontribution

tothedevelopmentofdigitalcommunications.

Nyquistdevelopedtherelationship

betweentheavailablechannelbandwidthandthemaximumpulsetransmissionrate

thatwouldsupportzerointerpulseinterferenceandlaidthefoundationforthecelebratedsamplingtheorem:

著名的在上世纪20年代的奈奎斯特工作，也许是下一个重要的概念对数字通信的发展。奈奎斯特可用信道带宽和最大脉冲的传输速率，支持零脉冲干扰和著名的采样定理的关系发展奠定了基础：

afrequency-limited

signal

canberepresented

bythevaluesofthesignal

takenatregularintervals

iftheSamplingintervalissufficientlyshort,

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

atleastadiscrete-timeprocessandis

attheheartofmostmodern（现代）digitalcommunicationsystems,wheresignalssuchasspeecharesampled,quantized,digitallytransmitted,andreconstitutedintocontinuous-timesignalsfortheuser.一个频带受限的信号可以通过以规则的时间间隔，如果采样间隔足够短，这是信号所代表的价值，tsamp＜（B）-1，其中B是信号带宽。这个结果让通信是至少一个离散过程，在最现代数字通信系统的心脏，其中的语音信号进行采样，量化，数字化传输，并重建为用户连续时间信号。

Ataboutthesametime,theseed

forthemodernviewofinformationtheory

wasplantedbyHartley,whoreasoned（详尽论述）that

informationwasrelatedtotheprioruncertaintyaboutthemessageandthat

theamountofinformation

contained

wasproportional（成比例）tothelogarithm（对数）ofthenumberofpossiblemessages.Theseideaswerenottakenup（继续下去、吸收、接纳）againuntiltheworkofShannon20yearslater.同时，对信息论的现代观点种植的种子由哈特利，谁认为信息是关于消息之前的不确定性，包含的信息量是成正比的关系的对数的消息数。这些想法不采取接纳直到20年香农工作以后。

ThepatentissuedtoReevesin1938

marksanotherkeystep.Here,

elementary(binary)sequencesoffixedlength,

calledpulsecodes,

wereusedtorepresentanalogsamplevalues

bypartitioningtherangeofanalogvaluesintosmallregionsandtransmitting

theidentificationcodefortheregioninquestion.Thistechnique,

knownaspulsecodemodulation(PCM),

occupiesacentralplacetoday

intransmissionandstorageofspeech,music,visualandtelemetrysignals.谈及的标识码遥测1938标志的另一个关键步骤李维斯颁发的专利。在这里，初级（二进制）的固定长度的序列，称为脉冲码，采用模拟值的范围划分成小区域，这个地区发送识别码代表的模拟采样值。这种方法，称为脉冲编码调制（PCM），居于核心的位置在今天的演讲中，传输和存储音乐，视频和遥测信号。

Inthe1940sand1950s,majoradvances

weremade

alongdifferenttheoreticallines,

forexample,intreatingcommunicationasaprobabilisticprocessandusing

probabilitytheory（概率论）,whichitselfwasrapidlymaturingasamathematicaldiscipline（学科）,

tooptimizevariousaspects

ofthecommunicationprocess.Fundamental（基本原理）wasthedevelopmentofstochasticnoisetheoryandproceduresforoptimalreceptionofmessage.随机噪声理论在1940和1950年代，主要提出了不同的理论线，例如，在处理通信作为一个概率过程，利用概率论，这本身就是快速成熟，为数学学科，优化了通信过程的各个方面。基本原理是对信息的最佳接收随机噪声理论和程序的发展。Termssuchasexpectation,

maximumlikelihood,andmatchedfilter

becamepartofthecommunicationtheoretician’slanguage.

Thetreatment

ofthecommunicationprocessasaprobabilisticprocess

raisedtheissueofhowefficientcommunicationcouldultimately（最终）be,givenaprobabilisticsourceandaprobabilisticchannel.Inhislandmark（划时代的）paperpublishedin1948,如预期，最大似然，和匹配滤波器成为通信理论家的语言的一部分。治疗传播过程的概率过程如何有效沟通提高最终，给出一个概率的来源和概率。在他的划时代1948发表的论文，Shannonshowedtherearefundamentallimitstothethroughputofinformationimplied（包含）bythenatureofthechannel,butnot

onthereliabilityoraccuracy,providedthesethroughputconstraints（系统规定参数）areobeyed.Morespecifically,Shannonshowedthereisaparameterattachedtoachannel,calledchannelcapacity,denotedC,that

hasthesignificance（意义）thatattempts（试图）atreliablecommunicationaredoomedto（注定）failureiftheattempteddigitalinformationthroughputexceedsC.香农有基本限制信息的吞吐量包含的信道的性质，但不在可靠性或准确性，提供这些吞吐量的系统规定参数服从。更具体地说，信息显示有一个参数附加到一个通道，称为信道容量，记为C，这是有意义的（意义），试图在可靠的通信是注定要失败的尝试如果数字信息吞吐量超过C.Morepositively,though,wecanachievearbitrarilyreliablecommunication

ifwesignalatinformationrateslessthanC,

wherebyreliablewemean“withanarbitrarilysmallmessageerrorrate.”

Shannon’sdemonstrationofthisresult

wasquiteremarkable,beinganexistenceproofsindicatetheneedtosendmessagesinlongblocksasdescribedpreviously.

更加肯定的是，虽然，我们可以实现任意可靠通信如果信号在信息速率小于C，由可靠的意思就是“一个任意小的消息错误率。”香农这个结果是相当显著的，作为一个存在的证据表明需要在长块如前所述发送消息。Theproofsindicatetheneedtosendmessagesinlongblocksofchannelsymbolstoachievesomekindof

noiseaveraging,butnoconstructivecodeswereproposed（提议、提出）.Shannon’sdiscoverywastrulyarevolutionincommunicationhistory(J.L.Masseyhaslikened（比拟）ittotheCopernicanrevolution),whichoverturned（颠覆）theformercommunicationtheory

ofhowtosendmessagesreliably,thatis,sendthemseveraltimes,perhapsmanytimes,andtakesomesortof

majorityvote.证据表明需要发送消息的长块信道符号来达到某种噪声平均，但没有提出建设性的代码了。Shannon发现确实是通信史上的一次革命（j.l.massey比作到哥白尼革命），颠覆前通信理论如何发送消息可靠，那是，给他们几次，也许很多次，并且采取一些投票。

Ofcourse,thethroughput,orchannelutilization,

decreaseswithsuchincreasingrepetitions（重复）.Shannonshoweditwasnotnecessary

toreducethethroughputtonearzero

inordertogetreliabletransmission,butonlylessthanthespecialnumberCalreadymentioned.

Naturally（当然、自然）,thisbetterperformanceshouldnotcomewithoutcost;当然，吞吐量，或信道的利用率，减少重复这样的增加。香农证明没有必要降低吞吐量接近零，为了得到可靠的传输，但只有不到特殊号码C已经提到。自然更好的性能，这应该不是没有成本；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,不简单的我们面对的是用长块连通，从而推测长延时（信号的时间间隔测量），或者使用相当复杂的方案的编码和解码。1950左右，格雷和海明提出的第一个非平凡的纠错码，利用多个冗余位或奇偶校验位，随着信息，toachieve

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

precipitated（使沉淀）awealthofsubsequentwork,andnewmodulation/codingtechniquesarestillanimportantresearchtopic.实现比未编码系统将实现在同一信道性能更好。这，加上与存在更强的代码所示存在的香农，沉淀丰富的后续工作，和新的调制编码技术仍然是一个重要的研究课题

Intermsofsystemdevelopment,theT-carriersystem

initiatedbytheBellSysteminthe1960sfordigitaltelephonyandvideo

represents

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

aplan

foraworldwideswitcheddigitalinformationnetworkforvoice,data,andvisualinformationtransfer.

以…的观点在系统开发方面，载波系统由贝尔系统在上世纪60年代发起的数字电话和视频是第一个主要的渗透数字传输技术到以前模拟世界。综合业务数字网（ISDN）是一个全球计划交换数字信息网络的语音，数据，和视觉信息传递。Satellite

communicationhas

beenundergoingasteadytransition

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

Thissystemconveysabout40,000simultaneous（同时发生的）voiceconversations.Presently,thevisionisseamlesscommunicationofvoice,data,