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)在電報中根。1838，塞繆爾全莫爾斯展示機（電報，意義遠寫）發(fā)送消息迅速在很長的距離，這對于時間顯著本身。（記住這是60年來的遠程無線電波傳播。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)備利用簡單的電流/電流關(guān)閉信號建立一個代碼，或離散信號，發(fā)送的字母數(shù)字字符（字母數(shù)字）。這個代碼，后來規(guī)范為摩爾斯電碼，用點，或短的電流脈沖的持續(xù)時間，和破折號，點或脈沖通常大約兩倍。Thedesignersofthiscodeputtheirgoodsensetowork(longbeforeinformationtheorywasborn)andassignedshortpatternstofrequentlyusedletterssuchase(asingledot)andt(singledash).Numbersandpunctuationmarks,aswellasrareletterssuchasq,x,andz,wereassignedlongerpatterns.Inthisway,telegrapherscouldsendtypicalmessagesinshorttime,andskilledoperatorscouldachievethroughputsofperhaps75wordsperminute,電報員、報務(wù)員判斷力強這段代碼的設(shè)計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）和T（單點）。數(shù)字和標點符號，以及罕見的字母，如Q，X，Z，被分配模式的時間。在這種方式中，報務(wù)員將在短時間內(nèi)典型的消息，和熟練的操作能達到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20年代的奈奎斯特工作，也許是下一個重要的概念對數(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.一個頻帶受限的信號可以通過以規(guī)則的時間間隔，如果采樣間隔足夠短，這是信號所代表的價值，tsamp＜（B）-1，其中B是信號帶寬。這個結(jié)果讓通信是至少一個離散過程，在最現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)的心臟，其中的語音信號進行采樣，量化，數(shù)字化傳輸，并重建為用戶連續(xù)時間信號。

Ataboutthesametime,theseed

forthemodernviewofinformationtheory

wasplantedbyHartley,whoreasoned（詳盡論述）that

informationwasrelatedtotheprioruncertaintyaboutthemessageandthat

theamountofinformation

contained

wasproportional（成比例）tothelogarithm（對數(shù)）ofthenumberofpossiblemessages.Theseideaswerenottakenup（繼續(xù)下去、吸收、接納）againuntiltheworkofShannon20yearslater.同時，對信息論的現(xiàn)代觀點種植的種子由哈特利，誰認為信息是關(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.談及的標識碼遙測1938標志的另一個關(guān)鍵步驟李維斯頒發(fā)的專利。在這里，初級（二進制）的固定長度的序列，稱為脈沖碼，采用模擬值的范圍劃分成小區(qū)域，這個地區(qū)發(fā)送識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，傳輸和存儲音樂，視頻和遙測信號。

Inthe1940sand1950s,majoradvances

weremade

alongdifferenttheoreticallines,

forexample,intreatingcommunicationasaprobabilisticprocessandusing

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

tooptimizevariousaspects

ofthecommunicationprocess.Fundamental（基本原理）wasthedevelopmentofstochasticnoisetheoryandproceduresforoptimalreceptionofmessage.隨機噪聲理論在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方面。基本原理是對信息的最佳接收隨機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，給出一個概率的來源和概率。在他的劃時代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，信息顯示有一個參數(shù)附加到一個通道，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，我們可以實現(xiàn)任意可靠通信如果信號在信息速率小于C，由可靠的意思就是“一個任意小的消息錯誤率。”香農(nóng)這個結(jié)果是相當(dāng)顯著的，作為一個存在的證據(jù)表明需要在長塊如前所述發(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)送消息的長塊信道符號來達到某種噪聲平均，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,不簡單的我們面對的是用長塊連通，從而推測長延時（信號的時間間隔測量），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非平凡的糾錯碼，利用多個冗余位或奇偶校驗位，隨著信息，toachieve

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

precipitated（使沉淀）awealthofsubsequentwork,andnewmodulation/codingtechniquesarestillanimportantresearchtopic.實現(xiàn)比未編碼系統(tǒng)將實現(xiàn)在同一信道性能更好。這，加上與存在更強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…的觀點在系統(tǒng)開發(fā)方面，載波系統(tǒng)由貝爾系統(tǒng)在上世紀60年代發(fā)起的數(shù)字電話和視頻是第一個主要的滲透數(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）是一個全球計劃交換數(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（同時發(fā)生的）voiceconversations.Presently,thevisionisseamlesscommunicationofvoice,data,