Книга посвящена историческим аспектам развития теории связи, методов передачи сигналов по радиоканалам, систем наземного и спутникового вещания и радиосвязи (как подвижной, так и фиксированной) – тем вопросам, которые в исторической литературе освещены недостаточно полно. В ней рассказывается о том поразительном прогрессе теории и техники радиосвязи и вещания, который произошел за последние 100 лет, а также об истории творческих поисков и напряженного созидательного труда тысяч ученых и инженеров - творцов этого прогресса.
Книга издана в соответствии с Решением Президиума Российского Научно-технического Общества радиотехники, электроники и связи имени А.С. Попова о выпуске серии книг по истории телекоммуникаций. Данная книга является первой в данной серии. Книга адресуется широкому кругу читателей, интересующихся вопросами истории науки и техники.
Предисловие
С середины XIX века развитие телекоммуникаций оказывало и сегодня продолжает оказывать огромное влияние на развитие всей человеческой цивилизации. Это развитие стало возможным благодаря самоотверженному созидательному труду и творчеству многих тысяч специалистов, живущих в разных странах мира и говорящих на разных языках. Особенно интенсивно телекоммуникации и, в частности радиосвязь и радиовещание, развивались в ХХ столетии. Это развитие в значительной степени было предопределено изобретениями А.С. Попова в России и Г. Маркони в Италии. Весьма значительную роль в этом революционном развитии телекоммуникаций сыграло появление в середине ХХ века микроэлектроники, которая позволила наладить массовый выпуск связной аппаратуры и по приемлемой цене обеспечить для сотен миллионов людей доступ к широкой гамме услуг электросвязи. Череда достижений человеческого гения в ХХ столетии вплотную подвела Человечество к рождению нового Информационного общества, которое, будем надеяться, в XXI веке посредством техники электросвязи объединит всех живущих на Земле людей и ускорит прогресс человеческого общества.
Книга “Круги памяти” дает яркую и весьма поучительную историческую эротику поисков и достижений человеческой мысли. История в этой книге доведена до наших дней и в ней рассказывается также о проектах систем связи, которые мировое сообщество собирается реализовать в первом десятилетии XXI века. Поэтому, прочтя эту книгу, читатель сможет заглянуть и в ближайшее будущее.
Технические достижения в области телекоммуникаций позволили к концу ХХ века вплотную подойти к созданию глобальных систем, дающих миллиардам людей возможность в любое время поддерживать друг с другом связь независимо от разделяющего их расстояния; мгновенно получать информацию о важнейших политических, научных и культурных событиях, происходящих в любом уголке земного шара, иметь интернациональный доступ к базам данных, хранящих интересующие их сведения по разным жизненным вопросам.
В этой книге впервые в отечественной, да и в мировой литературе по истории радио, достаточно подробно освещены основные этапы развития теории связи и систем радиосвязи и вещания. В изданных до сего времени книгах освещались, в основном, вопросы, связанные с развитием антенной, приемной и передающей техники, с научными исследованиями механизмов распространения радиоволн и т.п. Книга “Круги памяти” представляет несомненный интерес для широкого круга специалистов в области телекоммуникаций, которые относятся к своей профессии не как к ремеслу, дающему твердый заработок, а как к своему любимому искусству, в которое они вкладывают душу. Это книга интересна всем тем, кто, изобретая и создавая новые устройства и системы связи, выдвигая новые теоретические идеи, испытывают наслаждение от самого процесса созидания, тем, кто ценит человеческий интеллект, радуется успехам своих коллег и ощущает себя частью “коллективного разума”, грандиозные достижения которого в ХХ столетии не могут не вызывать восхищения.
Лауреат Ленинской премии В.А. Шамшин
Содержание
ПРЕДИСЛОВИЕ |
8 |
PREFACE |
9 |
От автора |
11 |
Глава 1. Основные достижения XX века в области радиосвязи и вещания (Этапы и хронология истории развития) |
12 |
1. Введение |
12 |
2. Расширение используемого диапазона частот |
14 |
3. Теория связи |
20 |
3.1. Теория сигналов |
21 |
3.2. Статистическая радиотехника |
22 |
3.3. Теория потенциальной помехоустойчивости |
23 |
3.4. Теория информации |
25 |
4. Развитие методов модуляции и кодирования |
27 |
4.1. Аналоговые методы модуляции |
28 |
4.2. Импульсные методы модуляции |
19 |
4.3. Преобразование аналоговых сигналов в цифровые |
30 |
4.4. Цифровые методы модуляции |
32 |
4.5. Методы кодирования |
34 |
4.6. Широкополосные методы модуляции |
39 |
5. Развитие методов эффективного использования каналов связи |
43 |
5.1. Уплотнение каналов радиосвязи |
44 |
5.2. Сокращение избыточности при передаче звуковых сигналов |
45 |
5.2.1. Речевые сигналы |
45 |
5.2.2. Сигналы звукового вещания |
46 |
5.3. Сокращение избыточности при передаче ТВ сигналов |
47 |
6. Вещание |
50 |
6.1. Звуковое вещание |
50 |
6.2. Телевизионное вещание |
55 |
6.3. Этапы развития сетей звукового и телевизионного вещания |
62 |
7. Системы фиксированной связи |
64 |
7.1. Системы связи, работающие в диапазонах низких, средних и высоких частот |
64 |
7.2. Этапы и перспективы развития систем радиосвязи, работающих в диапазонах НЧ, СЧ и ВЧ |
70 |
7.3. Радиорелейные линии связи |
71 |
7.4. Этапы развития систем радиорелейной связи |
77 |
7.5. Системы спутниковой связи |
79 |
7.6. Этапы и перспективы развития систем спутниковой связи |
84 |
8. Системы подвижной связи |
85 |
8.1. Морская, сухопутная и воздушная подвижная связь |
85 |
8.1.1. Пейджинговые системы |
87 |
8.1.2. Транкинговые системы |
88 |
8.1.3. Сотовые системы |
91 |
8.1.4. Системы абонентского радиодоступа |
94 |
8.1.5. Системы воздушной подвижной связи |
96 |
8.1.6. Этапы развития сетей наземной подвижной связи |
97 |
8.2. Спутниковая подвижная связь |
97 |
9. Заключение |
101 |
Глава 2. Развитие электросвязи и математика |
104 |
1. Введение |
104 |
2. Распространение радиоволн, теория линейных электрических цепей |
105 |
2.1. Распространение радиоволн |
105 |
2.2. Передача сигналов в линиях связи |
108 |
3. Теория нелинейных колебаний |
110 |
4. Вероятностные методы в электросвязи |
112 |
4.1. Теория массового обслуживания |
112 |
4.2. Теория оптимальной линейной фильтрации сигналов |
113 |
4.3. Теория оптимального приема сигналов |
113 |
4.4. Теория информации |
116 |
5. Электросвязь: синтез и единство наук |
119 |
Глава 3. Очерк истории создания теории потенциальной помехоустойчивости |
122 |
1. Введение |
122 |
2. Создание теории потенциальной помехоустойчивости |
123 |
3. Заключение |
130 |
Глава 4. Очерк истории развития теории потенциальной помехоустойчивости (прием многопозиционных сигналов) |
132 |
1. Введение |
132 |
2. Прием двухпозиционных сигналов в каналах с постоянными параметрами и в каналах с неопределенной фазой |
133 |
3. Прием М-позиционных сигналов в каналах с постоянными параметрами и в каналах с неопределенной фазой |
138 |
4. Заключение |
142 |
Глава 5. Очерк истории развития теории потенциальной помехоустойчивости (прием сигналов в многолучевых каналах) |
144 |
1. Введение |
144 |
2. Модели многолучевых каналов связи |
145 |
3. Прием сигналов в каналах с общими замираниями в ветвях разнесения |
147 |
3.1. Независимые замирания сигналов в ветвях разнесения |
147 |
3.2. Коррелированные замирания |
150 |
4. Оптимальный прием сигналов в многолучевых каналах |
151 |
5. Разнесенный прием сигналов с измерением их параметров в ветвях разнесения |
152 |
6. Компенсация межсимвольной интерференции |
153 |
7. Заключение |
156 |
Глава 6. История частотной модуляции (путь развития одной технической идеи) |
157 |
1. Практическое применение ЧМ. Развитие теории ЧМ |
157 |
1.1. Предыстория ЧМ |
158 |
1.2. Практическое применение ЧМ |
160 |
1.3. Развитие теории ЧМ |
163 |
1.3.1. Спектр ЧМ сигналов |
163 |
1.3.2. Искажения в линейных цепях |
164 |
1.3.3. Помехоустойчивость приема ЧМ сигналов |
166 |
1.3.4. Воздействие радиопомех на системы с ЧМ |
168 |
2. Техника ЧМ. Нетрадиционные проблемы ЧМ |
169 |
2.1. Техника ЧМ |
170 |
2.1.1. Формирование сигналов ЧМ |
170 |
2.1.2. Разнесенный прием ЧМ сигналов |
173 |
2.2. Нетрадиционные проблемы частотной модуляции |
175 |
3. Заключение |
177 |
Глава 7. Биографии выдающихся отечественных ученых |
179 |
Краткий очерк жизни и деятельности ученого и инженера Виктора Семеновича Мельникова |
179 |
Ученый и разработчик отечественных систем радиорелейной и спутниковой связи Сергей Владимирович Бородич |
188 |
Николай Иосафович Чистяков - Человек, Ученый, Просветитель |
198 |
Список литературы |
208 |
Список сокращений |
219 |
Contents |
221 |
Петр Чачин
О радиосвязи с любовью
Мы давно осознали, что электросвязь и, в частности, радиосвязь и вещание - один из важнейших факторов развития не только экономики, но и человеческой культуры в целом. Благодаря творческим усилиям тысяч специалистов во всем мире эта область техники в ХХ столетии оказала мощное влияние на развитие нашей цивилизации.
Вместе с тем в отечественной литературе данный процесс отражен совершенно недостаточно. В последние годы книги по истории электросвязи в России, к сожалению, практически не издавались. В выпущенной же до сего времени литературе по истории радио освещались в основном вопросы, связанные с развитием антенной, приемной и передающей техники, с научными исследованиями механизмов распространения радиоволн.
Этот пробел в определенной мере восполняет книга "Круги памяти (Очерки развития радиосвязи и вещания в ХХ столетии)", написанная Марком Быховским и посвященная историческим аспектам создания теории связи, систем наземного и спутникового вещания и радиосвязи, методов передачи сигналов по радиоканалам с использованием разных видов модуляции и кодирования. Эти вопросы в литературе освещены весьма слабо.
Большое место в книге уделено хронологии развития техники связи, причем в международном контексте. Поэтому достижения отечественных ученых и научных коллективов воспринимаются как вклад страны в общечеловеческую копилку знаний, во всемирный прогресс.
Многие важные вопросы современной техники связи подаются в работе М. Быховского порой даже не столько в историческом аспекте, сколько в эволюционном. Это позволяет глубже проникнуть в физику процесса, лучше понять содержание явления и в какой-то мере прогнозировать пути его дальнейшего развития.
Сильной стороной работы можно считать широту охвата материала - в ней раскрываются и многие смежные вопросы, что существенно расширяет кругозор читателя, дает ему возможность взглянуть на то или иное открытие во взаимосвязи с другими научными дисциплинами и направлениями развития техники.
Книга также в значительной мере отражает и жизненную философию автора. Здесь читатель встретит стихотворные строки, высказывания выдающихся ученых, писателей, общественных деятелей, цитаты из Библии. Так что, это книга не только о технике, скорее, она о человеке, о творчестве, о поиске истины.
"Круги памяти" рассказывают о столетней истории напряженного созидательного труда ученых и инженеров, благодаря которым произошел огромный прогресс в развитии различных видов радиосвязи и вещания. В то же время читатель найдет здесь размышления автора над современными проблемами, связанными со стремительными и все убыстряющимися радикальными изменениями в области телекоммуникаций.
Вот что написал в предисловии к этой книге один из выдающихся отечественных экспертов по связи Василий Шамшин: "Книга "Круги памяти" представляет несомненный интерес для широкого круга специалистов в области телекоммуникаций, которые относятся к своей профессии не как к ремеслу, дающему твердый заработок, а как к своему любимому делу, в которое они вкладывают душу." Эта книга интересна всем тем, кто, изобретая и создавая новые устройства и системы связи, выдвигая новые теоретические идеи, испытывает наслаждение от самого процесса созидания, тем, кто ценит человеческий интеллект, радуется успехам своих коллег и ощущает себя частью "коллективного разума", грандиозные достижения которого в ХХ столетии не могут не вызывать восхищения". Не так давно, учитывая большое культурное значение, которое имеет освещение истории техники связи, президиум и историческая комиссия Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи имени А. С. Попова приняли решение о возобновлении выпуска в России серии книг по истории электросвязи и радиотехники. Книга, изданная НТЦ "Мобильные коммуникации", является первой в данной серии. И надо признать, что это начало - весьма успешное. |