通信原理 - 浙江大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院

1、21:43:13,浙江大學(xué)光電系,浙江大學(xué) 光電系 主講教師 林斌,現(xiàn)代通信原理,先提幾個(gè)問題？,從古到今舉例出10項(xiàng)通信的實(shí)例,對本課程的了解程度？難or易,通過本課程的學(xué)習(xí)，希望獲得的知識(shí)？,通信與光學(xué)與信息工程的關(guān)系？,21:43:13,《現(xiàn)代通信原理》教學(xué)大綱,本課程的主要任務(wù)系統(tǒng)講述現(xiàn)代通信系統(tǒng)的基本原理、基本性能和基本分析方法介紹信息端到端的傳輸系統(tǒng)，主要討論系統(tǒng)的組成和性能指

2、標(biāo)第一部分： （1章、2章、3章、4章） （8 學(xué)時(shí)） 通信系統(tǒng)的基本模型，基本指標(biāo) 信息、信道、信道容量等基本概念 信號(hào)與噪聲的基本理論 現(xiàn)代通信技術(shù)介紹第二部分： （5、9章） （16 學(xué)時(shí)） 模擬通信系統(tǒng)的基本原理和基本性能，噪聲分析與抗噪性能第三部分： （6、7、8、10章） （18 學(xué)時(shí)） 數(shù)字通信的基本原理、基本技術(shù)和基本性能，噪聲分析與抗噪性能,教學(xué)大綱,課程簡介：現(xiàn)

3、代通信原理 Communication Principles 通信技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方面，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)和大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代通信技術(shù)近年來取得了顯著進(jìn)展。本課程作為大學(xué)本科準(zhǔn)通信工程專業(yè)和與信息處理相關(guān)專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，將系統(tǒng)闡述通信理論的基本概念、基本原理、方法和通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)和掌握移動(dòng)通信、光纖通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信、寬帶

4、網(wǎng)通信等現(xiàn)代通信技術(shù)準(zhǔn)備必要的基礎(chǔ)理論。 課程性質(zhì)和任務(wù) 通信原理是光電信息工程本科專業(yè)選修課，比較全面系統(tǒng)地講述現(xiàn)代通信系統(tǒng)的基本原理、基本性能和基本分析方法。系統(tǒng)性的介紹了信號(hào)的發(fā)射與接收過程，包括對信道、各類信號(hào)以及噪聲的討論，具有理論性、技術(shù)性強(qiáng)、知識(shí)面廣的特點(diǎn)。 教材選用及與其它課程的關(guān)系教材選用國防工業(yè)出版社出版，樊信昌、曹麗娜主編的《通信原理（第六版）精編本》。本課程先期應(yīng)學(xué)習(xí)的課

5、程有工程數(shù)學(xué)、概率論與隨機(jī)過程、信號(hào)與系統(tǒng)等? 通信電子線路,《現(xiàn)代通信原理）》教學(xué)大綱,課程的重要地位? 通信原理是通信工程、電子工程、信息科學(xué)等學(xué)科重要的專業(yè)課程。? 通信原理是繼續(xù)學(xué)習(xí)其他通信專業(yè)課的基礎(chǔ)。,本教材涵蓋范圍? 模擬通信? 數(shù)字通信? 隨機(jī)過程? 信息論基礎(chǔ)? 編碼理論基礎(chǔ)? 通信網(wǎng)基礎(chǔ),21:43:13,,1、樊昌信等編.通信原理.北京：國防工業(yè)出版社，2007年，第6版,2、曹金玉、李莉、趙蓉編.

6、通信系統(tǒng)原理.吉林大學(xué)出版社，1998年,3、張輝等編，通信原理輔導(dǎo).西安電子科技大學(xué)出版社，2000年,4、郝建軍等編. 通信原理考研指導(dǎo). 北京郵電大學(xué)出版社, 2001,教材與參考文獻(xiàn),第1 章 緒論? 第2 章 確知信號(hào)? 第3 章 隨機(jī)過程? 第4 章 信道? 第5 章 模擬調(diào)制系統(tǒng)? 第6 章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)? 第7 章 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)? 第8 章

7、 新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)? 第9 章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸? 第10 章 數(shù)字信號(hào)的最佳接收? 第11 章 差錯(cuò)控制編碼? 第12 章 同步原理??,現(xiàn)代通信原理,第一章 緒論 第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 第二章 確知信號(hào) 第六章 數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸 第三章 隨機(jī)過程 第七章 數(shù)字信號(hào)的載波傳輸?shù)谒恼?信道

8、 第八章 模擬信號(hào)編碼傳輸?shù)诰耪?數(shù)字信號(hào)的最佳接收,,任課教師 林斌,辦公地點(diǎn)： 工程中心303，教三310Email： wjlin@zju.edu.cn電話： 87951558歡迎大家就各類問題展開討論??！,授課及考核的形式,上課：到課率，點(diǎn)名簽到方式作業(yè)：平時(shí)作業(yè)（習(xí)題指導(dǎo)書），大型作業(yè)討論課：集中時(shí)間安排，考試:

9、 期中考試，期末考試，大作業(yè)平時(shí)成績：課堂討論，發(fā)言，作業(yè)（大作業(yè)）等。,本課程學(xué)習(xí)特點(diǎn),? 原理框圖? 系統(tǒng)功能? 數(shù)學(xué)表達(dá)式? 時(shí)域、頻域圖形? 性能分析? 系統(tǒng)綜合分析與設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)通信手段？,研究通信的理論與方法？,通信系統(tǒng)的評(píng)價(jià)？,通信什么？,物聯(lián)網(wǎng)：傳感器技術(shù)傳輸技術(shù)計(jì)算機(jī)處理技術(shù),信息的傳輸,物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展可分三個(gè)階段，第一個(gè)階段是信息匯聚，第二個(gè)階段是信息處理，未來的物聯(lián)網(wǎng)將采用多種傳感技術(shù)聚合處理信息

10、，最后一個(gè)階段是泛在聚合階段，這也是物聯(lián)網(wǎng)最終的目標(biāo)。,現(xiàn)代通信原理,第1章 緒論,第1章 緒論,1. 1 通信的基本概念通信的目的：傳遞消息中所包含的信息。消息：感觀可感知 是物質(zhì)或精神狀態(tài)的一種反映，例如語音、文字、音樂、數(shù)據(jù)、圖片或活動(dòng)圖像等。信息：抽象的、廣義的、可度量 是消息中包含的有效內(nèi)容。 信號(hào)：信息的載體。電信號(hào)、光信號(hào)實(shí)現(xiàn)通信的方式和手段：非電的：如旌旗、消息樹、烽火臺(tái)… 電的：如電報(bào)、

11、電話、廣播、電視、遙控、遙測、因特網(wǎng)和計(jì)算機(jī)通信等。,古代近代現(xiàn)代傳遞信息的方式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)古代：書信 較語言傳播更為準(zhǔn)確 受眾要識(shí)字，傳播速度慢，容易中斷近代：電報(bào) 快速 篇幅限制，不宜傳播大量信息，需要

12、 專業(yè)設(shè)備，不易普及現(xiàn)代：電話 準(zhǔn)確快速，普及性強(qiáng) 只有語言，不能同時(shí)傳播圖像與文字 當(dāng)代：互聯(lián)網(wǎng) 快、準(zhǔn)、全 不適用于文化程度低的人,信息傳播的五大階段：? ① 語言、② 郵政、③ 印刷、④ 電報(bào)、電話、廣播、⑤ 信息時(shí)代、計(jì)算機(jī)通信,第1章 緒論,電信發(fā)明史1837年：莫爾斯發(fā)明有線電報(bào)

13、1876年：貝爾發(fā)明有線電話 1918年：調(diào)幅無線電廣播、超外差接收機(jī)問世1936年：商業(yè)電視廣播開播 … … … … … 后面講述中，“通信”這一術(shù)語是指“電通信”，包括光通信，因?yàn)楣庖彩且环N電磁波。（電磁波傳播速度）在電通信系統(tǒng)中，消息的傳遞是通過電信號(hào)來實(shí)現(xiàn)的。,,第1章 緒論,1.2 通信系統(tǒng)的組成1.2.1 通信系統(tǒng)的一般模型信息源（簡稱信源）：把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)，如麥克風(fēng)。信源可分為模擬信源和

14、數(shù)字信源。發(fā)送設(shè)備：原始信號(hào)變換為適合信道傳輸?shù)男盘?hào)。傳輸信道：將來自發(fā)送設(shè)備的信號(hào)傳送到接收端的物理媒質(zhì)。分為有線信道和無線信道兩大類。噪聲源：集中表示分布于通信系統(tǒng)中各處的噪聲。,第1章 緒論,接收設(shè)備：從受到減損的接收信號(hào)中正確恢復(fù)出原始電信號(hào)。 受信者（信宿）：把原始電信號(hào)還原成相應(yīng)的消息，如揚(yáng)聲器等。,第1章 緒論,1.2.2 模擬通信系統(tǒng)模型和數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)：代表消息的信號(hào)參量取值連續(xù)

15、，例如麥克風(fēng)輸出電壓：,,(a) 話音信號(hào) (b) 抽樣信號(hào)圖1-2 模擬信號(hào),第1章 緒論,數(shù)字信號(hào)：代表消息的信號(hào)參量取值為有限個(gè)，例如電報(bào)信號(hào)、計(jì)算機(jī)輸入輸出信號(hào)：通常，按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。,,(a) 二進(jìn)制信號(hào) (b) 2PSK信號(hào)圖1-3 數(shù)字信號(hào),第1章

16、 緒論,模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號(hào)來傳遞信息的通信系統(tǒng)：兩種變換：模擬消息 ? 原始電信號(hào)（基帶信號(hào)）基帶信號(hào) ? 已調(diào)信號(hào) （帶通信號(hào)）,,圖1-4 模擬通信系統(tǒng)模型,數(shù)字通信系統(tǒng)模型信源編碼與譯碼目的：模數(shù)變換、數(shù)據(jù)壓縮提高信息傳輸?shù)挠行酝瓿赡?數(shù)轉(zhuǎn)換 信道編碼與譯碼目的：增強(qiáng)抗干擾能力，差錯(cuò)控制加密與解密目的：保證所傳信息的安全，信息保密數(shù)字調(diào)制與解調(diào)目的：形

17、成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?hào) 同步目的：使收發(fā)兩端的信號(hào)在時(shí)間上保持步調(diào)一致,,數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來傳遞信息的通信系統(tǒng),第1章 緒論,1.2.3 數(shù)字通信的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)抗干擾能力強(qiáng)，且噪聲不積累傳輸差錯(cuò)可控便于處理、變換、存儲(chǔ)便于將來自不同信源的信號(hào)綜合到一起傳輸易于集成，使通信設(shè)備微型化，重量輕易于加密處理，且保密性好缺點(diǎn)：需要較大的傳輸帶寬， 例如語音：模擬4kHz；數(shù)字20k~60kHz

18、 解決方案：寬頻信道、壓縮編碼? 電路復(fù)雜。解決方案：VLSI對同步要求高,第1章 緒論,1.3 通信系統(tǒng)分類與通信方式1.3.1 通信系統(tǒng)的分類按通信業(yè)務(wù)分類：電報(bào)通信系統(tǒng)、電話通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、圖像通信系統(tǒng) … …按調(diào)制方式分類：基帶傳輸系統(tǒng)和帶通（調(diào)制）傳輸系統(tǒng) 調(diào)制傳輸系統(tǒng)又分為多種調(diào)制，詳見書中表1-1。按信號(hào)特征分類：模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)按傳輸媒介分類：有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng) 按工作

19、波段分類：長波通信、中波通信、短波通 … …按信號(hào)復(fù)用方式分類：頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、碼分復(fù)用,,,,,21:43:14,電報(bào)、電話、數(shù)據(jù)通信、圖像通信等,基帶傳輸 （音頻市內(nèi)電話） 頻帶(調(diào)制) 傳輸,有線（架空明線、導(dǎo)線、同軸電纜、光纜）無線（依靠電磁波在空間傳播來傳遞信息）,模擬通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng),頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、碼分復(fù)用、波分復(fù)用,長波、中波、短波、微波、光波,單工通信雙工通信半雙工通信并行傳輸

20、單行傳輸,廣播、電視、電話、電報(bào)、傳真、衛(wèi)星等,語音、圖像、文件、數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)影像等,,21:43:14,常見的調(diào)制方式,21:43:14,通信波段與常用傳輸媒介,第1章 緒論,1.3.2 通信方式單工、半雙工和全雙工通信單工通信：消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞桨腚p工通信：通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時(shí)收發(fā)的工作方式全雙工通信：通信雙方可同時(shí)進(jìn)行收發(fā)消息的工作方式,,請同學(xué)們舉例,第1章 緒論,并行傳輸和串行傳輸并

21、行傳輸：將代表信息的數(shù)字信號(hào)碼元序列以成組的方式在兩條或兩條以上的并行信道上同時(shí)傳輸 優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省傳輸時(shí)間，速度快：不需要字符同步措施缺點(diǎn)：需要 n 條通信線路，成本高,,第1章 緒論,串行傳輸 ：將數(shù)字信號(hào)碼元序列以串行方式一個(gè)碼元接一個(gè)碼元地在一條信道上傳輸優(yōu)點(diǎn)：只需一條通信信道，節(jié)省線路鋪設(shè)費(fèi)用缺點(diǎn)：速度慢，需要外加碼組或字符同步措施其他分類方式：同步通信和異步通信專線通信和網(wǎng)通信,,

22、第1章 緒論,1.4 信息及其度量信息：是消息中包含的有效內(nèi)容，與其形式無關(guān)如何度量離散消息中所含的信息量?度量信息量的原則能度量任何消息，并與消息的種類無關(guān)。度量方法應(yīng)該與消息的重要程度無關(guān)。消息中所含信息量和消息內(nèi)容的不確定性有關(guān)【例】 “某客機(jī)墜毀”這條消息比“今天下雨”這條消息包含有更多的信息。 上例表明：消息所表達(dá)的事件越不可能發(fā)生，信息量就越大。,,第1章 緒論,度量信息量的方法事件的不確定程度可以

23、用其出現(xiàn)的概率來描述：消息出現(xiàn)的概率越小，則消息中包含的信息量就越大。 設(shè)：P(x) － 消息發(fā)生的概率， I － 消息中所含的信息量， 則 P(x) 和 I 之間應(yīng)該有如下關(guān)系：I 是 P(x) 的函數(shù)： I ＝I [P(x)]P(x) ?，I ? ； P(x) ? ，I ?； P(x) = 1時(shí)，I ＝ 0； P(x) = 0時(shí)，I ＝ ?；獨(dú)立性 滿足上述3條件的關(guān)系式如下：

24、－信息量的定義,,,第1章 緒論,上式中對數(shù)的底： 若a = 2，信息量的單位稱為比特(bit) ，可簡記為b 若a = e，信息量的單位稱為奈特(nat)， 若 a = 10，信息量的單位稱為哈特萊(Hartley) 。通常廣泛使用的單位為比特，有(b)【例】 設(shè)一個(gè)二進(jìn)制離散信源，以相等的概率發(fā)送數(shù)字“0”或“1”，則信源每個(gè)輸出的信息含量為 在工程應(yīng)用中，習(xí)

25、慣把一個(gè)二進(jìn)制碼元稱作1比特,,,第1章 緒論,若有M個(gè)等概率波形（P = 1/M），且每一個(gè)波形的出現(xiàn)是獨(dú)立的，則傳送M進(jìn)制波形之一的信息量為若M是2的整冪次，即 M = 2k，則有當(dāng)M = 4時(shí)，即4進(jìn)制波形，I = 2比特，當(dāng)M = 8時(shí)，即8進(jìn)制波形，I = 3比特。,,,傳送每一個(gè)M進(jìn)制波形的信息量等于用二進(jìn)制脈沖表示該波形所需的脈沖數(shù)k,第1章 緒論,對于非等概率情況設(shè)：一個(gè)離散信源是由M個(gè)符號(hào)組成的集合

26、，其中每個(gè)符號(hào)xi (i = 1, 2, 3, …, M)按一定的概率P(xi)獨(dú)立出現(xiàn)，即 且有則x1 , x2, x3,…, xM 所包含的信息量分別為于是，每個(gè)符號(hào)所含平均信息量為由于H(x)同熱力學(xué)中的熵形式相似，故稱它為信息源的熵,,,,,第1章 緒論,【例1】 一離散信源由“0”，“1”，“2”，“3”四個(gè)符號(hào)組成，它們出現(xiàn)的概率分別為3/8，1/4，1/4，1/8，且每個(gè)符號(hào)的出現(xiàn)都是獨(dú)立的。試

27、求某消息2010201302130 01203210100321010023102002010312032100120210的信息量?！窘狻看讼⒅校?”出現(xiàn)23次，“1”出現(xiàn)14次，“2”出現(xiàn)13次，“3”出現(xiàn)7次，共有57個(gè)符號(hào)，故該消息的信息量每個(gè)符號(hào)的算術(shù)平均信息量為,,,,第1章 緒論,若用熵的概念來計(jì)算：則該消息的信息量 以上兩種結(jié)果略有差別的原因在于，它們平均處理方法不同。前一種按算數(shù)

28、平均的方法，結(jié)果可能存在誤差。這種誤差將隨著消息序列中符號(hào)數(shù)的增加而減小。當(dāng)消息序列較長時(shí)，用熵的概念計(jì)算更為方便。,第1章 緒論,連續(xù)消息的信息量關(guān)于連續(xù)消息的信息量可以用概率密度函數(shù)來描述?？梢宰C明，連續(xù)消息的平均信息量為式中，f (x) － 連續(xù)消息出現(xiàn)的概率密度。,,第1章 緒論,1.5 通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)（多項(xiàng)指標(biāo)）通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)：有效性和可靠性有效性：指傳輸一定信息量時(shí)所占用的信道資源（頻帶寬度

29、和時(shí)間間隔），或者說是傳輸?shù)摹靶省眴栴}。可靠性：指接收信息的準(zhǔn)確程度，也就是傳輸?shù)摹百|(zhì)量”問題。模擬通信系統(tǒng)：有效性：可用有效傳輸頻帶（帶寬）來度量?？煽啃裕嚎捎媒邮斩俗罱K輸出信噪比來度量。,,第1章 緒論,數(shù)字通信系統(tǒng)有效性：用傳輸速率和頻帶利用率來衡量。 碼元傳輸速率RB：定義為單位時(shí)間（每秒）傳送碼元的數(shù)目，單位為波特（Baud），簡記為B。式中T － 碼元的持續(xù)時(shí)間（秒） 信息傳輸速率Rb：定義為單位時(shí)間內(nèi)

30、傳遞的平均信息量或比特?cái)?shù)，單位為比特/秒，簡記為 b/s ，或bps,,傳碼率,傳信率,,第1章 緒論,碼元速率和信息速率的關(guān)系或 對于二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)：M = 2，碼元速率和信息速率在數(shù)量上相等。 對于多進(jìn)制，例如在八進(jìn)制（M = 8）中，若碼元速率為1200 B，，則信息速率為3600 b/s。,,,第1章 緒論,頻帶利用率：定義為單位帶寬（1赫茲）內(nèi)的傳輸速率，即或可靠性：常用誤

31、碼率和誤信率表示。誤碼率誤信率（誤比特率）在二進(jìn)制中有,,,,,,第1章 緒論,1.6 小結(jié)通信的目的信號(hào)是消息的載體通信系統(tǒng)的分類數(shù)字通信與模擬通信信息的度量有效性與可靠性指標(biāo)作業(yè)：1-4；1-6；1-9；1-10,通信的發(fā)展歷史,人類進(jìn)行通信的歷史已很悠久。早在遠(yuǎn)古時(shí)期，人們就通過簡單的語言、壁畫等方式交換信息。千百年來，人們一直在用語言、圖符、鐘鼓、煙火、竹簡、紙書等傳遞信息，古代人的烽火狼煙、

32、飛鴿傳信、驛馬郵遞就是這方面的例子?，F(xiàn)在還有一些國家的個(gè)別原始部落，仍然保留著諸如擊鼓鳴號(hào)這樣古老的通信方式。（聾啞人、體育比賽、特殊手勢暗語等）在現(xiàn)代社會(huì)中，交通警的指揮手語、航海中的旗語等不過是古老通信方式進(jìn)一步發(fā)展的結(jié)果。這些信息傳遞的基本方都是依靠人的視覺與聽覺。,通信的發(fā)展歷史,19世紀(jì)中葉以后，隨著電報(bào)、電話的發(fā)明，電磁波的發(fā)現(xiàn)，人類通信領(lǐng)域產(chǎn)生了根本性的巨大變革，實(shí)現(xiàn)了利用金屬導(dǎo)線來傳遞信息，甚至通過電磁波來進(jìn)行無

33、線通信，使神話中的“順風(fēng)耳”、“千里眼”變成了現(xiàn)實(shí)。 從此，人類的信息傳遞可以脫離常規(guī)的視聽覺方式，用電信號(hào)作為新的載體，同此帶來了一系列的技術(shù)革新，開始了人類通信的新時(shí)代。,通信的發(fā)展歷史,1837年，美國人塞繆樂.莫樂斯（Samuel Morse）成功地研制出世界上第一臺(tái)電磁式電報(bào)機(jī)。 他利用自己設(shè)計(jì)的電碼，可將信息轉(zhuǎn)換成一串或長或短的電脈沖傳向目的地，再轉(zhuǎn)換為原來的信息。1844年5月24日，莫樂斯在國

34、會(huì)大廈聯(lián)邦最高法院會(huì)議廳進(jìn)行了“用莫爾斯電碼”發(fā)出了人類歷史上的第一份電報(bào)，從而實(shí)現(xiàn)了長途電報(bào)通信。,1864年，英國物理學(xué)家麥克斯韋（J.c.Maxwel）建立了一套電磁理論，預(yù)言了電磁波的存在，說明了電磁波與光具有相同的性質(zhì)，兩者都是以光速傳播的。,1875年，蘇格蘭青年亞歷山大.貝爾（A.G.Bell）發(fā)明了世界上第一臺(tái)電話機(jī)。并于1876年申請了發(fā)明專利。1878年在相距300公里的波士頓和紐約之間進(jìn)行了首次長途電話實(shí)驗(yàn)，并獲得

35、了成功，后來就成立了著名的貝爾電話公司。,電話是通過電信號(hào)雙向傳輸話音的設(shè)備。通常人們將亞歷山大·格拉漢姆·貝爾(Alexander Graham Bell）認(rèn)為是電話的發(fā)明者。美國國會(huì)2002年6月15日269號(hào)決議確認(rèn)安東尼奧·穆齊（Antonio Meucci ）為電話的發(fā)明人?！半娫挕币辉~是日本人生造的漢語詞，用來意譯英文的telephone，后傳入中國,1888年，德國青年物理學(xué)家海因里斯.赫茲（

36、H.R.Hertz）用電波環(huán)進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了電磁波的存在，他用實(shí)驗(yàn)證明了麥克斯韋的電磁理論。這個(gè)實(shí)驗(yàn)轟動(dòng)了整個(gè)科學(xué)界，成為近代科學(xué)技術(shù)史上的一個(gè)重要里程碑，導(dǎo)致了無線電的誕生和電子技術(shù)的發(fā)展。,通信的發(fā)展歷史,電磁波的發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了巨大影響。不到6年的時(shí)間，俄國的波波夫、意大利的馬可尼分別發(fā)明了無線電報(bào)，實(shí)現(xiàn)了信息的無線電傳播，其他的無線電技術(shù)也如雨后春筍般涌現(xiàn)出來。1904年英國電氣工程師弗萊明發(fā)明了二極管。1906年美國

37、物理學(xué)家費(fèi)森登成功地研究出無線電廣播。1907年美國物理學(xué)家德福萊斯特發(fā)明了真空三極管，美國電氣工程師阿姆斯特朗應(yīng)用電子器件發(fā)明了超外差式接收裝置。 1920年美國無線電專家康拉德在匹茲堡建立了世界上第一家商業(yè)無線電廣播電臺(tái)，從此廣播事業(yè)在世界各地蓬勃發(fā)展，收音機(jī)成為人們了解時(shí)事新聞的方便途徑。1924年第一條短波通信線路在瑙恩和布宜諾斯艾利斯之間建立，1933年法國人克拉維爾建立了英法之間和第一第商用微波無線電線路，推

38、動(dòng)了無線電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。,膽，就是指電子管，大家常說的膽機(jī)，指的是用電子管的放大器等。 電子管有的用于放大，有的用于潤色。膽機(jī)有他獨(dú)特的“膽味”，聲音溫暖耐聽，音樂感好，氛圍好。 膽機(jī)是音響業(yè)界最古老而又經(jīng)久不衰的長青樹，其顯著的優(yōu)點(diǎn)是聲音甜美柔和、自然關(guān)切，尤其動(dòng)態(tài)范圍之大，線性之好，絕非其他器件所能輕易替代。,石機(jī)，指的是用晶體管（運(yùn)放）的放大器等，石機(jī)的聲音素質(zhì)很高，解析高，聲音層次好，速度快，但是聲音比較生硬，不如膽機(jī)有味道

39、~ 　　在晶體管產(chǎn)生后，由于其“體積小，耗電省”很快便取代了電子管，技術(shù)的進(jìn)步，導(dǎo)致電子管從興旺走向衰敗，令人大有“無可奈何花落去”之感，但是由于近年來人們對電聲技術(shù)的提高發(fā)現(xiàn)電子管放大器能夠發(fā)出晶體管所不能比擬的音色，所以時(shí)至今日電子管在音頻領(lǐng)域又迅速走紅。,? 近代通信：? 1838 莫爾斯(美) 電報(bào)? 1864 麥克斯韋(英) 電磁方程? 1876 貝爾(美) 電話? 1887 赫茲(德) 證明電磁波的存在? 189

40、6 馬克尼(意) 無線電報(bào)? 1904 真空二極管弗萊明(美) 真空三極管弗雷斯特(美)? 1918 調(diào)幅無線電廣播、超外差接收機(jī)? 1925 載波電話、多路通信? 1936 調(diào)頻無線電廣播? 1937 脈沖編碼調(diào)制原理? 1938 電視廣播? 1940~1945 雷達(dá)、微波通信,通現(xiàn)代通信：? 1948 晶體管肖克萊? 1948 信息論香農(nóng)信發(fā)展簡史? 1950 時(shí)分多路通信? 1956 越洋電

41、纜? 1957 人造衛(wèi)星1958 通信衛(wèi)星? 1962 同步通信衛(wèi)星、實(shí)用的脈沖編碼調(diào)制? 1962 彩電、阿波羅、數(shù)字傳輸理論? 1970~1980 光纖通信、衛(wèi)星通信? 1980 移動(dòng)通信?,未來通信? 多媒體通信：多方位交互通信,古代通信：烽火狼煙,通信的發(fā)展歷史,通信的發(fā)展歷史,電磁波的發(fā)現(xiàn)也促使圖像傳播技術(shù)迅速發(fā)展起來。1922年16歲的美國中學(xué)生菲羅.法恩斯沃斯設(shè)計(jì)出第一幅電視傳真原理圖，1929年申請了發(fā)

42、明專利，被裁定為發(fā)明電視機(jī)的第一人。1928年美國西屋電器公司的茲沃爾金發(fā)明了光電顯像管，并同工程師范瓦斯合作，實(shí)現(xiàn)了電子掃描方式的電視發(fā)送和傳輸。1935年美國紐約帝國大廈設(shè)立了一座電視臺(tái)，次年就成功地把電視節(jié)目發(fā)送到70公里以外的地方。1938年茲沃爾金又制造出第一臺(tái)符合實(shí)用要求的電視攝像機(jī)。,通信的發(fā)展歷史,經(jīng)過人們的不斷探索和改進(jìn)，1945年在三基色工作原理的基礎(chǔ)上美國無線電公司制成了世界上第一臺(tái)全電子管彩色電視機(jī)。

43、直到1946年，美國人羅斯.威瑪發(fā)明了高靈敏度攝像管，同年日本人八本教授解決了家用電視機(jī)接收天線問題，從此一些國家相繼建立了超短波轉(zhuǎn)播站，電視迅速普及開來。,通信的發(fā)展歷史,圖像傳真也是一項(xiàng)重要的通信。自從1925年美國無線電公司研制出第一部實(shí)用的傳真機(jī)以后，傳真技術(shù)不斷革新。1972年以前，該技術(shù)主要用于新聞、出版、氣象和廣播行業(yè)；1972年至1980年間，傳真技術(shù)已完成從模擬向數(shù)字、從機(jī)械掃描向電子掃描、從低速向高速的轉(zhuǎn)

44、變，除代替電報(bào)和用于傳送氣象圖、新聞稿、照片、衛(wèi)星云圖外，還在醫(yī)療、圖書館管理、情報(bào)咨詢、金融數(shù)據(jù)、電子郵政等方面得到應(yīng)用；1980年后，傳真技術(shù)向綜合處理終端設(shè)備過渡，除承擔(dān)通信任務(wù)外，它還具備圖像處理和數(shù)據(jù)處理的能力，成為綜合性處理終端。靜電復(fù)印機(jī)、磁性錄音機(jī)、雷達(dá)、激光器等等都是信息技術(shù)史上的重要發(fā)明。,通信的發(fā)展歷史,此外，作為信息超遠(yuǎn)控制的遙控、遙測和遙感技術(shù)也是非常重要的技術(shù)。遙控是利用通信線路對遠(yuǎn)處被控對象進(jìn)行控制

45、的一種技術(shù)，用于電氣事業(yè)、輸油管道、化學(xué)工業(yè)、軍事和航天事業(yè)；遙測是將遠(yuǎn)處需要測量的物理量如電壓、電流、氣壓、溫度、流量等變換成電量，利用通信線路傳送到觀察點(diǎn)的一種測量技術(shù)，用于氣象、軍事和航空航天業(yè)； 遙感是一門綜合性的測量技術(shù)，在高空或遠(yuǎn)處利用傳感器接收物體輻射的電磁波信息，經(jīng)過加工處理或能夠識(shí)別的圖像或電子計(jì)算機(jī)用的記錄磁帶，提示被測物體一性質(zhì)、形狀和變化動(dòng)態(tài)，主要用于氣象、軍事和航空航天事業(yè)。,通信的發(fā)展歷史,隨著電子

46、技術(shù)的高速發(fā)展，軍事、科研迫切需要解決的計(jì)算工具也大大改進(jìn)。1946年美國賓夕法尼亞大學(xué)的?？颂睾湍＠镅兄瞥鍪澜缟系谝慌_(tái)電子計(jì)算機(jī)。電子元器件材料的革新進(jìn)一步促使電子計(jì)算機(jī)朝小型化、高精度、高可靠性方向發(fā)展。20世紀(jì)40年代，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了半導(dǎo)體材料，用它制成晶體管，替代了電子管。1948年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的肖克萊、巴丁和布拉坦發(fā)明了晶體三極管，于是晶體管收音機(jī)、晶體管電視、晶體管計(jì)算機(jī)很快代替了各式各樣的真空電子管產(chǎn)品。

47、1959年美國的基爾比和諾伊斯發(fā)明了集成電路，從此微電子技術(shù)誕生了。1967年大規(guī)模集成電路誕生了，一塊米粒般大小的硅晶片上可以集成1千多個(gè)晶體管的線路。1977年美國、日本科學(xué)家制成超大規(guī)模集成電路，30平方毫米的硅晶片上集成了13萬個(gè)晶體管。微電子技術(shù)極大地推動(dòng)了電子計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代，使電子計(jì)算機(jī)顯示了前所未有的信息處理功能，成為現(xiàn)代高新科技的重要標(biāo)志。,通信的發(fā)展歷史,為了解決資源共享問題，單一計(jì)算機(jī)很快發(fā)展成計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)

48、現(xiàn)了計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)共享。通信介質(zhì)從普通導(dǎo)線、同軸電纜發(fā)展到雙絞線、光纖導(dǎo)線、光纜；電子計(jì)算機(jī)的輸入輸出設(shè)備也飛速發(fā)展起來，掃描儀、繪圖儀、音頻視頻設(shè)備等，使計(jì)算機(jī)如虎添翼，可以處理更多的復(fù)雜問題。20世紀(jì)80年代末多媒體技術(shù)的興起，使計(jì)算機(jī)具備了綜合處理文字、聲音、圖像、影視等各種形式信息的能力，日益成為信息處理最重要和必不可少的工具。至此，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的緊密結(jié)合，以微電子和光電技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)

49、和通信技術(shù)為支撐，信息處理技術(shù)為主題的信息技術(shù)系統(tǒng)作為一門綜合性的技術(shù)蓬勃發(fā)展起來，標(biāo)志著數(shù)字化信息時(shí)代的到來 。,通信的發(fā)展歷史,有線通信美國莫爾斯(F.B.Morse):約5km的電報(bào)(點(diǎn),劃,空間→字母,數(shù)字); 美國貝爾(A.G.Bell):取得電話機(jī)專利(電信號(hào)→語音); 美國普賓:通信電纜; 1972年 日本:公共通信網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信,傳真通信業(yè)務(wù); 美國:發(fā)表貝爾數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),英國:圖像信息服務(wù)實(shí)驗(yàn);

50、現(xiàn)代通信系統(tǒng)利用某些集中轉(zhuǎn)接設(shè)施 復(fù)雜信息網(wǎng)絡(luò) →"交換功能"→實(shí)現(xiàn)任意兩點(diǎn)之間信號(hào)的傳輸.,通信的發(fā)展歷史,無線通信1864年 英國麥克斯韋:電磁波的存在設(shè)想;1888年 德國赫茲(H.Hertz):證實(shí)電磁波的存在; 1895年 意大利馬可尼:傳距僅數(shù)百米的無線通信; 1901年 意大利馬可尼:橫渡大西洋的無線通信; 1938年 法國里本斯:PCM方式; 1940

51、年 美國CBS:彩色電視實(shí)驗(yàn)廣播; 1951年 美國CBS:彩色電視正式廣播; 現(xiàn)代 無線通信遍及全球并通向宇宙, 如GPS其精度可達(dá)數(shù)十米之內(nèi).,通信與數(shù)學(xué)分析方法發(fā)展史,一、傅立葉分析 1822年 法國數(shù)學(xué)家傅立葉(J.Fourier):奠定傅立葉級(jí)數(shù)理論基礎(chǔ); 泊松(Poisson),高斯(Gauss):應(yīng)用到電學(xué)中; 19世紀(jì)末 用于工程實(shí)際的電容器處理各種頻率的正弦信號(hào); 20世紀(jì) 諧振電

52、路,濾波器,正弦振蕩器擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域.,通信與數(shù)學(xué)分析方法發(fā)展史,二、拉普拉斯變換 19世紀(jì)末 英國工程師赫維賽德(O.Heaviside):運(yùn)算法(算子法)先驅(qū); 法國數(shù)學(xué)家拉普拉斯(P.S.Laplace):拉普拉斯變換方法; 20世紀(jì)70年代后 CAD求解電路分析方法 替代拉氏變換. 離散等其它系統(tǒng)的發(fā)展,通信與數(shù)學(xué)分析方法發(fā)展史,三、Z變換1730年 英國數(shù)學(xué)家棣莫弗(De Moivre):生成函數(shù)-類

53、似; 19世紀(jì) 拉普拉斯: 貢獻(xiàn) 20世紀(jì) 沙爾(H.L.Seal): 貢獻(xiàn); 20世紀(jì)50~60年代 抽樣數(shù)據(jù)控制系統(tǒng) Z變換應(yīng)用. 數(shù)字計(jì)算機(jī)的研究與實(shí)踐,通信與數(shù)學(xué)分析方法發(fā)展史,四、狀態(tài)方程分析 20世紀(jì)50年代 經(jīng)典的線性系統(tǒng)理論(外特性); 20世紀(jì)60年代 現(xiàn)代的線性系統(tǒng)理論(內(nèi)部特性), 卡爾曼(R.E.Kalman):狀態(tài)空間方法.,香農(nóng)被公認(rèn)為信息論及數(shù)字通信時(shí)代的奠基人,