通信技术的演变呈现多元化趋势(通信之根基与传承)

“历史书上出现最多和最荣耀的大多数人都是伟大的征服者、将军和士兵,而真正助力人类文明进步的人往往从未提及。”

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今天,几乎人人使用通信工具,但我们很少关心谁发明了通信。本文以简略和通俗的文字,展现通信之根基与传承,共同感谢那些为人类文明做出杰出贡献的人们,也期盼未来新的突破。

一、无线电通信的诞生

从发现电磁感应、电磁波的存在,到人类首次实现远距离无线电通信,大约70年。

物理发现

1831,法拉第(Michael Faraday):电磁感应

1864,麦克斯韦 (James Clerk Maxwell):预言电磁波存在,电磁场理论(1873)

1888,赫兹 (Heinrich Hertz):实验证明电磁波存在,测出电磁波速度

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电通信发明

1837,莫尔斯(F.B.Morse):电报系统(1832—1835)

1876,贝尔 (A.G.Bell): 电话

1895,马可尼 (GuglielmoMarconi):无线电通信

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二、现代通信奠基人 现代通信之根基的建立,主要是在上世纪20年代至40年代, 时间周期为20多年。贡献最大的应该是奈奎斯特、维纳和香农。

下面仅简介他们对现代通信的贡献,并非对他们全部功绩的评价。

  • 奈奎斯特(1889-1976),出生于瑞典,1907年移民美国,美国物理学家。1917年获得 耶鲁大学工学博士学位,曾在美国AT&T公司与贝尔实验室任职,直至1954年退休。退休后继续担任贝尔系统和联邦机构兼职顾问。奈奎斯特为近代信息理论做出了突出贡献。
  • 他总结的奈奎斯特采样定理是信息论、特别是通讯与信号处理学科中的一个重要基本结论。
  • 对通信的贡献

确定传输信息所需满足的带宽要求;

对连续信号抽样,奈奎斯特准则。

  • 至今影响

奠定信号的“数字化”基础。模拟信号的数字化、数字存储、数字信号处理,数字通信,……

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  • 维纳( Norbert Wiener ),1894 – 1964

美国应用数学家,控制论创始人,信息论先驱。出生于密苏里州哥伦比亚,18岁获哈佛大学哲学博士学位。先期在剑桥大学、哥丁根大学和哈佛大学,1919年进入麻省理工学院,直到1959年退休。

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1935-1936年,应邀到中国作访问教授,在清华大学与 李郁荣 合作,研究并设计出很好的电子滤波器。(维纳与李郁荣之间有着深厚的友谊,合作长达数十年)。

  • 对通信的贡献

维纳滤波,微弱信号检测理论。

将统计方法引入通讯工程,奠定信息论的理论基础(信息论创立者香农曾说“光荣应归于维纳教授”)。

  • 至今影响

通信和控制系统的共性,从控制的观点研究噪声中的信号处理,信号的最佳接收,……

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  • 香农(Claude Elwood Shannon),1916-2001,美国数学家,电气工程师和密码学家,信息论创始人。出生于密歇根州,1940年获麻省理工学院博士学位,1941年进入AT&T贝尔电话公司,直到1972年。1956年进入MIT,直到1978年退休。

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  • 对通信的贡献

阐明通信的基本问题

提出通信系统模型

给出信息量的数学表达式

解决了信道容量、信源统计特性、信源编码、信道编码等有关精确地传送通信符号的基本技术问题

  • 至今影响

香农信息论,用数学而不是物理的方法描述和研究通信系统,通信的发展进入新纪元……

三、未来展望

从发现电磁感应到首次远距离无线电通信,大约70年;从莫尔斯电码到香农信息论,跨越了近120年;信息论代表作“通信的数学理论”发表至今,正好70年。

也许未来几十年,会有对奈奎斯特、维纳、香农的革命性突破?

或许,昨天已经出现了新的曙光,或许,今天正在突破,……

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