簡(jiǎn)介:214313,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(wèn)題,從古到今舉例出10項(xiàng)通信的實(shí)例,對(duì)本課程的了解程度難OR易,通過(guò)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,214313,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(jiǎn)介現(xiàn)代通信原理COMMUNICATIONPRINCIPLES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(lái)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(guò)程,包括對(duì)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(guó)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)的課程有工程數(shù)學(xué)、概率論與隨機(jī)過(guò)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(guò)程?信息論基礎(chǔ)?編碼理論基礎(chǔ)?通信網(wǎng)基礎(chǔ),214313,,1、樊昌信等編通信原理北京國(guó)防工業(yè)出版社,2007年,第6版,2、曹金玉、李莉、趙蓉編通信系統(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(guò)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?shù)谌码S機(jī)過(guò)程第七章數(shù)字信號(hào)的載波傳輸?shù)谒恼滦诺赖诎苏履M信號(hào)編碼傳輸?shù)诰耪聰?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,教三310EMAILWJLINZJUEDUCN電話87951558歡迎大家就各類問(wèn)題展開(kāi)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,考試期中考試,期末考試,大作業(yè)平時(shí)成績(jī)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(lái)的物聯(lián)網(wǎng)將采用多種傳感技術(shù)聚合處理信息,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,11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(yǔ)音、文字、音樂(lè)、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)、電話、廣播、電視、遙控、遙測(cè)、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(yǔ)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(yǔ)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(yǔ)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)1876年貝爾發(fā)明有線電話1918年調(diào)幅無(wú)線電廣播、超外差接收機(jī)問(wèn)世1936年商業(yè)電視廣播開(kāi)播后面講述中,“通信”這一術(shù)語(yǔ)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(guò)電信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。,,第1章緒論,12通信系統(tǒng)的組成121通信系統(tǒng)的一般模型信息源(簡(jiǎn)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(lái)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(wú)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,122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),例如麥克風(fēng)輸出電壓,,A話音信號(hào)B抽樣信號(hào)圖12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)B2PSK信號(hào)圖13數(shù)字信號(hào),第1章緒論,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(lái)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14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(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng),第1章緒論,123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(lái)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(yǔ)音模擬4KHZ;數(shù)字20K60KHZ解決方案寬頻信道、壓縮編碼電路復(fù)雜。解決方案VLSI對(duì)同步要求高,第1章緒論,13通信系統(tǒng)分類與通信方式131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(jiàn)書中表11。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(wú)線通信系統(tǒng)按工作波段分類長(zhǎng)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,,,,,214314,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(wú)線(依靠電磁波在空間傳播來(lái)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(zhǎng)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單行傳輸,廣播、電視、電話、電報(bào)、傳真、衛(wèi)星等,語(yǔ)音、圖像、文件、數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)影像等,,214314,常見(jiàn)的調(diào)制方式,214314,通信波段與常用傳輸媒介,第1章緒論,132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(qǐng)同學(xué)們舉例,第1章緒論,并行傳輸和串行傳輸并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,,第1章緒論,14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(wú)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(wú)關(guān)。度量方法應(yīng)該與消息的重要程度無(wú)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用其出現(xiàn)的概率來(lái)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)PX-消息發(fā)生的概率,I-消息中所含的信息量,則PX和I之間應(yīng)該有如下關(guān)系I是PX的函數(shù)I=IPXPX?,I?;PX?,I?;PX1時(shí),I=0;PX0時(shí),I=?;獨(dú)立性滿足上述3條件的關(guān)系式如下-信息量的定義,,,第1章緒論,上式中對(duì)數(shù)的底若A2,信息量的單位稱為比特BIT,可簡(jiǎn)記為B若AE,信息量的單位稱為奈特NAT,若A10,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)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(P1/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M2K,則有當(dāng)M4時(shí),即4進(jìn)制波形,I2比特,當(dāng)M8時(shí),即8進(jìn)制波形,I3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(duì)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,其中每個(gè)符號(hào)XII1,2,3,,M按一定的概率PXI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HX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。試求某消息201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的信息量?!窘狻看讼⒅?,“0”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(lái)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)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(zhǎng)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(lái)描述。可以證明,連續(xù)消息的平均信息量為式中,F(xiàn)X-連續(xù)消息出現(xiàn)的概率密度。,,第1章緒論,15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?jìng)鬏斠欢ㄐ畔⒘繒r(shí)所占用的信道資源(頻帶寬度和時(shí)間間隔),或者說(shuō)是傳輸?shù)摹靶省眴?wèn)題??煽啃灾附邮招畔⒌臏?zhǔn)確程度,也就是傳輸?shù)摹百|(zhì)量”問(wèn)題。模擬通信系統(tǒng)有效性可用有效傳輸頻帶(帶寬)來(lái)度量。可靠性可用接收端最終輸出信噪比來(lái)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(lái)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(jiǎn)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)傳遞的平均信息量或比特?cái)?shù),單位為比特/秒,簡(jiǎn)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?qū)τ诙M(jìn)制數(shù)字信號(hào)M2,碼元速率和信息速率在數(shù)量上相等。對(duì)于多進(jìn)制,例如在八進(jìn)制(M8)中,若碼元速率為1200B,,則信息速率為3600B/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,16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)14;16;19;110,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(guò)簡(jiǎn)單的語(yǔ)言、壁畫等方式交換信息。千百年來(lái),人們一直在用語(yǔ)言、圖符、鐘鼓、煙火、竹簡(jiǎn)、紙書等傳遞信息,古代人的烽火狼煙、飛鴿傳信、驛馬郵遞就是這方面的例子。現(xiàn)在還有一些國(guó)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(shì)暗語(yǔ)等)在現(xiàn)代社會(huì)中,交通警的指揮手語(yǔ)、航海中的旗語(yǔ)等不過(guò)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(jué)與聽(tīng)覺(jué)。,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(lái)傳遞信息,甚至通過(guò)電磁波來(lái)進(jìn)行無(wú)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(tīng)覺(jué)方式,用電信號(hào)作為新的載體,同此帶來(lái)了一系列的技術(shù)革新,開(kāi)始了人類通信的新時(shí)代。,通信的發(fā)展歷史,1837年,美國(guó)人塞繆樂(lè)莫樂(lè)斯(SAMUELMORSE)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(zhǎng)或短的電脈沖傳向目的地,再轉(zhuǎn)換為原來(lái)的信息。1844年5月24日,莫樂(lè)斯在國(guó)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(zhǎng)途電報(bào)通信。,1864年,英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋(JCMAXWEL)建立了一套電磁理論,預(yù)言了電磁波的存在,說(shuō)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(AGBELL)發(fā)明了世界上第一臺(tái)電話機(jī)。并于1876年申請(qǐng)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(zhǎng)途電話實(shí)驗(yàn),并獲得了成功,后來(lái)就成立了著名的貝爾電話公司。,電話是通過(guò)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ALEXANDERGRAHAMBELL)認(rèn)為是電話的發(fā)明者。美國(guó)國(guó)會(huì)2002年6月15日269號(hào)決議確認(rèn)安東尼奧穆齊(ANTONIOMEUCCI)為電話的發(fā)明人?!半娫挕币辉~是日本人生造的漢語(yǔ)詞,用來(lái)意譯英文的TELEPHONE,后傳入中國(guó),1888年,德國(guó)青年物理學(xué)家海因里斯赫茲(HRHERTZ)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(wú)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(guó)的波波夫、意大利的馬可尼分別發(fā)明了無(wú)線電報(bào),實(shí)現(xiàn)了信息的無(wú)線電傳播,其他的無(wú)線電技術(shù)也如雨后春筍般涌現(xiàn)出來(lái)。1904年英國(guó)電氣工程師弗萊明發(fā)明了二極管。1906年美國(guó)物理學(xué)家費(fèi)森登成功地研究出無(wú)線電廣播。1907年美國(guó)物理學(xué)家德福萊斯特發(fā)明了真空三極管,美國(guó)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(guó)無(wú)線電專家康拉德在匹茲堡建立了世界上第一家商業(yè)無(wú)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(guó)人克拉維爾建立了英法之間和第一第商用微波無(wú)線電線路,推動(dòng)了無(wú)線電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。,膽,就是指電子管,大家常說(shuō)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(rùn)色。膽機(jī)有他獨(dú)特的“膽味”,聲音溫暖耐聽(tīng),音樂(lè)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(zhǎng)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(wú)可奈何花落去”之感,但是由于近年來(lái)人們對(duì)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?1896馬克尼意無(wú)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(wú)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(wú)線電廣播?1937脈沖編碼調(diào)制原理?1938電視廣播?19401945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(jiǎn)史?1950時(shí)分多路通信?1956越洋電纜?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?19701980光纖通信、衛(wèi)星通信?1980移動(dòng)通信?,未來(lái)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(lái)。1922年16歲的美國(guó)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(qǐng)了發(fā)明專利,被裁定為發(fā)明電視機(jī)的第一人。1928年美國(guó)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(guó)紐約帝國(guó)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(guò)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(guó)無(wú)線電公司制成了世界上第一臺(tái)全電子管彩色電視機(jī)。直到1946年,美國(guó)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(wèn)題,從此一些國(guó)家相繼建立了超短波轉(zhuǎn)播站,電視迅速普及開(kāi)來(lái)。,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(guó)無(wú)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)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(guò)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(cè)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(duì)遠(yuǎn)處被控對(duì)象進(jìn)行控制的一種技術(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(cè)是將遠(yuǎn)處需要測(cè)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(cè)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(cè)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(guò)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(cè)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(guó)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(guó)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。1959年美國(guó)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(guó)、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(wàn)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(wèn)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)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(lái),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(wèn)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)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(lái),標(biāo)志著數(shù)字化信息時(shí)代的到來(lái)。,通信的發(fā)展歷史,有線通信美國(guó)莫爾斯FBMORSE約5KM的電報(bào)點(diǎn),劃,空間→字母,數(shù)字美國(guó)貝爾AGBELL取得電話機(jī)專利電信號(hào)→語(yǔ)音美國(guó)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(guó)發(fā)表貝爾數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),英國(guó)圖像信息服務(wù)實(shí)驗(yàn)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(wú)線通信1864年英國(guó)麥克斯韋電磁波的存在設(shè)想1888年德國(guó)赫茲HHERTZ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(wú)線通信1901年意大利馬可尼橫渡大西洋的無(wú)線通信1938年法國(guó)里本斯PCM方式1940年美國(guó)CBS彩色電視實(shí)驗(yàn)廣播1951年美國(guó)CBS彩色電視正式廣播現(xiàn)代無(wú)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(guó)數(shù)學(xué)家傅立葉JFOURIER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(guó)工程師赫維賽德OHEAVISIDE運(yùn)算法算子法先驅(qū)法國(guó)數(shù)學(xué)家拉普拉斯PSLAPLACE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(guó)數(shù)學(xué)家棣莫弗DEMOIVRE生成函數(shù)類似19世紀(jì)拉普拉斯貢獻(xiàn)20世紀(jì)沙爾HLSEAL貢獻(xiàn)20世紀(jì)5060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REKALMAN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,,
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