数字通信发展史cqse

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,中国电信集团公司市场部,浙江省光纤通信技术重点研究实验室,数字通信发展史,孟 利 民,内容提要,1,数字通信系统的基本组成部分,2,通信信道及其特征,3,通信信道的数学建模,4,数字通信发展的回顾与展望,http:/ ，以,Hz,为单位，,以,m,为单位。水声信道可以表征为,多径信道,，这是由于海洋表面和底部的信号反射的缘故。而且，除极低频率外，电磁波在水下不能长距离传播，在低频段的信号传输的延伸受到限制，因为它需要大的且功率强的发送机。,2-5,存贮信道,磁带、磁盘、光盘,等都可以表征为通信信道。在磁带或磁盘或光盘上存贮数据的过程，等效于在电话或在天线信道上发送数据。回读过程以及在存贮系统中恢复所存贮的数据的信号处理等效于在电话和无线通信系统中恢复发送信号。,3,通信信道的数学建模,信道的数学建模可用于发送机中的信道编码器和调制器以及接收机中的解调器和信道译码器的设计。,加性噪声信道,线性滤波器信道,线性时变滤波器信道,3-1,加性噪声信道,如果主要由热噪声引起，则可表征为,高斯噪声,，因此，该信道的数学模型为,加性高斯噪声,（,AWGNAdditive White Gaussian Noise,）。,接收信号,：,:,衰减因子,3-2,线性滤波器信道,加性噪声信道,带有加性噪声的线性滤波器信道,如有线电话信道，采用滤波器来保证传输信号不超过规定的带宽限制，从而不会引起相互干扰，模型为：,是信道的冲击响应,3-3,线性时变滤波器信道,如水声信道和电离层无线信道，为,多径传播,，这类物理信道在数学上可以表征为,时变线性滤波器,，表征为,时变冲击响应,，这里 是信道在 时刻加入冲激而在时刻 的响应。表示“历时，经历时间”变量。,这样的信道如电离层和移动蜂窝无线电信道。,图：带有加性噪声的时变滤波器信道,令 表示 条多径传播路径上可能的时变衰减因子，是相应的时延，则,上述描述的,3,中数学模型适当地表征了实际中绝大多数物理信道。,4,数字通信发展的回顾与展望,-,有线通信,的历史,1799,年,Volta,发明电池；,1837,年,S.Morse,发明电报（变长度信源码）；,1844,年 华盛顿,巴尔的摩电报演示；,1858,年 第一条横跨大西洋的越洋电报电缆建成；,1875,年,E.Baudet,发明定长信源码；,1876,年,Bell,申请电话专利；,1877,年 建立,Bell,电话公司；,1906,年,De Forest,发明电子三极管放大；,1915,年 实现横跨美洲大陆的电话；,二次大战和经济大萧条推迟了越洋电话业务；,1953,年 建立第一条横越大西洋电话电缆；,1897,年,Strowger,发明步进制自动交换；,1960,年,Bell,实验室发明数字交换；,在过去,50,年中电话有极大发展，光纤代替铜缆；,4,数字通信发展的回顾与展望,无线通信,的历史,1820,年,Oersted,发现电流产生磁场；,1831,年,Faraday,发现导线作切割磁力线运动产生感应电流；,1864,年,Maxwell,提出电磁场方程，预言电磁波存在；,1894,年,O.Lodge,发明粉末检波器，,在牛津检测到,150,码远发出的无线信号；,1895,年,Marconi,发明的无线电报，传输,2,公里；,1897,年,Marconi,申请无线电报专利，建立无线电,报公司；,1901,年,12,月,12,日,Marconi,在加拿大纽芬兰岛收到,从英国,Cornwall,发出的无线信号，传输距,离,1700mile.,1900,年 专利,调谐电话,获得批准，专利号为,No.7777,；同年公司改名为,Marconi,公司；,1907,年 获诺贝尔物理奖,1904,年,Flemin,发明电子二极管；,1906,年,De Forest,发明电子三极管放大；,1920,年,AM,广播在美国,Pittsburgh,开通；,在一次大战中,E.Armstrong,发明超外差,AM,接收机；,1933,年,E.Armstrong,发明,FM,；,1929,年 美国人,Zworykin,发明电视；,1933,年 英国,BBC,广播电视开通；,近,50,年来通信的发展,1947,年,Brattain,Bardeen,Shockley,发明晶体管；,W.SHOCKLEY,(,1910-1989),J.BARDEEN,(1908-1991),W.H.BRATTAIN,(1902-1987),1955,年,Bell,实验室皮尔斯（,Pirece,）提出卫星通信；,1962,年,Telstar I,卫星发射，转播欧、美之间电视广播；,1965,年 发射商用通信卫星；,1958,年,Townes,Schawlow,发明激光；,1966,年 英国学者高昆（,K.C.Kao,）与霍克汗姆（,G.A.Hockham,）预言光,纤损耗可以降到,20db/km,以下，使光纤通信成为可能；,1958,年,Kilby,发明集成电路；,70,年代末,Bell,实验室提出蜂窝式无线公众移动通信网；,目前,2G3GB3G,；,Clinton,总统給,R.Frenkiel,授奖,通信系统理论,1924,年 奈奎斯特（,Nyquist,）研究表明带宽为,W,的信道最多可以支持,每秒,2W,个符号的无码间干扰传输，现代数字通信的开端。,1928,年 维纳（,Wiener,）提出滤波理论和预测理论，奠定了控制论；,1943,年 诺斯（,D.O.North,）提出了匹配滤波器理论；,1947,年 苏联学者卡捷尔尼可夫（,Kotelnikov,）发展了信号的几何表,示理论，并建立了信号的潜在抗干扰理论；,上世纪,40,年代，赖斯（,O.Rice,）关于随机噪声的数学研究；,1948,年,Shannon,建立信息论（通信的数学理论）,1950,年,Hamming,提出纠错编码；,之后在,Shannon,理论指导下，各种信道纠错编码，信源压缩编码，调,制方式，多用户通信理论，网络理论，扩谱理论，多天线理论，合,作通信理论等蓬勃发展起来；,C.Shannon(1916-2001),4,数字通信发展的回顾与展望（,1,）,1837,年,电报,最早的数字通信系统,S,莫尔斯（,Samuel Morse),1875,年,电报码,E,博多，等长码，传号和空号（,Emile Baudot),1924,年,奈奎斯特,（,Nyquist,）在数字通信中起重要作用,指出：最大脉冲速率是,2,脉冲,/,秒，：表示带宽,采样脉冲：,1948,香农,（,Shannon),带宽为 的信号可以由它以,Nyquist,速率,2,样值,/,秒抽样的样值。通过下列插值公式重构：,1928,哈特莱,（,Hartly),存在一个能在带限信道上可靠通信的最大数据速 率,1942,维纳,（,Winer),线性维纳滤波 用来观测估计期望的信号波形 可以得到最好的均方近似,哈特莱和,Nyquist,关于数字信息最大传输速率的研究成果是香农研究工作的先导，是通信中的数学理论，他对信源的信息含量采用了,对数,的度量。将发送机的功率限制、带宽限制和加性噪声的影响和信道联系起来，用,信道容量,描述：,信道容量的含义如下：如果信源的信息速率,R,小于,C,（,RC),，那么采用适当的编码达到在信道上可靠（无差错）地传输在理论上是可能的。开创了信息论的纪元。,4,数字通信发展的回顾与展望（,2,）,4,数字通信发展的回顾与展望（,3,）,1947,科捷利尼科夫（,Kotelnikov,）用几何的方法去分析数字通信系统,1958,集成电路的发展使得数字通信系统更加有效，也更加可靠。,1966,福尼（,Forney),级联码,伯尔坎姆,-,马西,(Berlekamp-Massey),算法,BCH,码,4,数字通信发展的回顾与展望（,4,）,谢谢观看,/,欢迎下载,BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH,