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通信技術的演變呈現多元化趨勢

圖文 更新时间:2025-02-08 18:00:43
“曆史書上出現最多和最榮耀的大多數人都是偉大的征服者、将軍和士兵,而真正助力人類文明進步的人往往從未提及。”

通信技術的演變呈現多元化趨勢(通信之根基與傳承)1

今天,幾乎人人使用通信工具,但我們很少關心誰發明了通信。本文以簡略和通俗的文字,展現通信之根基與傳承,共同感謝那些為人類文明做出傑出貢獻的人們,也期盼未來新的突破。

一、無線電通信的誕生

從發現電磁感應、電磁波的存在,到人類首次實現遠距離無線電通信,大約70年。

物理發現

1831,法拉第(Michael Faraday):電磁感應

1864,麥克斯韋 (James Clerk Maxwell):預言電磁波存在,電磁場理論(1873)

1888,赫茲 (Heinrich Hertz):實驗證明電磁波存在,測出電磁波速度

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電通信發明

1837,莫爾斯(F.B.Morse):電報系統(1832—1835)

1876,貝爾 (A.G.Bell): 電話

1895,馬可尼 (GuglielmoMarconi):無線電通信

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二、現代通信奠基人 現代通信之根基的建立,主要是在上世紀20年代至40年代, 時間周期為20多年。貢獻最大的應該是奈奎斯特、維納和香農。

下面僅簡介他們對現代通信的貢獻,并非對他們全部功績的評價。

  • 奈奎斯特(1889-1976),出生于瑞典,1907年移民美國,美國物理學家。1917年獲得 耶魯大學工學博士學位,曾在美國AT&T公司與貝爾實驗室任職,直至1954年退休。退休後繼續擔任貝爾系統和聯邦機構兼職顧問。奈奎斯特為近代信息理論做出了突出貢獻。
  • 他總結的奈奎斯特采樣定理是信息論、特别是通訊與信号處理學科中的一個重要基本結論。
  • 對通信的貢獻

确定傳輸信息所需滿足的帶寬要求;

對連續信号抽樣,奈奎斯特準則。

  • 至今影響

奠定信号的“數字化”基礎。模拟信号的數字化、數字存儲、數字信号處理,數字通信,……

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  • 維納( Norbert Wiener ),1894 – 1964

美國應用數學家,控制論創始人,信息論先驅。出生于密蘇裡州哥倫比亞,18歲獲哈佛大學哲學博士學位。先期在劍橋大學、哥丁根大學和哈佛大學,1919年進入麻省理工學院,直到1959年退休。

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1935-1936年,應邀到中國作訪問教授,在清華大學與 李郁榮 合作,研究并設計出很好的電子濾波器。(維納與李郁榮之間有着深厚的友誼,合作長達數十年)。

  • 對通信的貢獻

維納濾波,微弱信号檢測理論。

将統計方法引入通訊工程,奠定信息論的理論基礎(信息論創立者香農曾說“光榮應歸于維納教授”)。

  • 至今影響

通信和控制系統的共性,從控制的觀點研究噪聲中的信号處理,信号的最佳接收,……

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  • 香農(Claude Elwood Shannon),1916-2001,美國數學家,電氣工程師和密碼學家,信息論創始人。出生于密歇根州,1940年獲麻省理工學院博士學位,1941年進入AT&T貝爾電話公司,直到1972年。1956年進入MIT,直到1978年退休。

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  • 對通信的貢獻

闡明通信的基本問題

提出通信系統模型

給出信息量的數學表達式

解決了信道容量、信源統計特性、信源編碼、信道編碼等有關精确地傳送通信符号的基本技術問題

  • 至今影響

香農信息論,用數學而不是物理的方法描述和研究通信系統,通信的發展進入新紀元……

三、未來展望

從發現電磁感應到首次遠距離無線電通信,大約70年;從莫爾斯電碼到香農信息論,跨越了近120年;信息論代表作“通信的數學理論”發表至今,正好70年。

也許未來幾十年,會有對奈奎斯特、維納、香農的革命性突破?

或許,昨天已經出現了新的曙光,或許,今天正在突破,……

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