《通信原理与应用》选修

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1、通信原理与应用概论 (一 )第 1章 1、 通信发展史2、 通信技术的发展趋势(1)数字化 ； (2)网络化； (3)宽带化； (4)多媒体化； (5)终端个人化；信的基本概念：1、 信息与量度 (1)算术法 (2)统计法与信息定义2、 通信的定义与系统模型 :(1)通信的定义 :(2)通信的系统模型；通信技术基础与应用系统概述 (一 )3、通信 的方式和分类(1)按消息传输的方向与时间分；(2)按数字信号排序分；(3)按通信频段、传输媒质和主要业务分；(4)按通信技术、信网络： 1、 通信网络的定义 2、 网络拓扑学与网络结构 (1)网型网 ； (2)星形网； (3)复合网；通信技术基础与应

2、用系统概述 (一 )3、网络的交换技术和业务分类(1)电路交换；(2)报文交换；(3)分组交换；4、网络的标准化组织与 )通信网的标准化组织；(2)（讲义 一、填空，二、名词解释，三、计算题通信原理与应用概论 (一 )第 1章 理学的飞速发展使电通信成为可能。首先是美国人莫尔斯发明了电报代码，随后英国人麦克斯韦提出电磁波方程， 1904年英国人弗莱明发明了电子二极管，电子学在理论、技术和应用上走向成熟并正式从物理中分离出来，人类开始了电子通信时代。 20世纪以微中继通信、卫星通信、光纤通信的成熟为标志 ,人类进入信息社会。现将人类社会通信史的重大发展事件列下表 :通信原理与应用概论 (一 )第

3、 1章 美国人莫尔斯用点、划、间隔对英文字母进行电报编码和有线通信1864 英国人麦克斯韦发表了电磁场方程并在理论上推断“电磁波的存在”1866 横跨欧美的大西洋电缆电报业务正式开通1876 美国人贝尔发明并演示了电话的有线传输1883 美国人爱迪生发现了热电荷发射现象 爱迪生效应”1887 德国人赫兹通过试验证实了“电磁波的存在”1895 意大利人马可尼首次实现了人类的无线电报通信1897 英国人汤姆逊揭示了“爱迪生效应”是电子发射1901 意大利人马可尼完成了跨大西洋的无线电报通信1904 英国人弗莱明制造了人类的第一个电子二极管通信原理与应用概论 (一 )1906 美国人德福雷斯特发明了

4、具有放大能力的电子三极管1920 美国匹兹堡 国人兹沃雷金发明并演示了电子显示管系统1946 美国宾夕法尼亚大学制造出电子管计算机 国人山农提出了信息论的定理1948 美国贝尔实验室宣布巴丁 、 布拉顿和肖克莱发明晶体三极管1950 开始了全球的卫星电视和电话业务通信原理与应用概论 (一 )1970 华裔科学家高锟在英国演示了光纤通信1978 美国 086 欧洲 美国提出信息高速公路（ 划1998 美国微软公司推出 82000 美国微软公司推出 000 美国微软公司推出 美国 2008 3一 )字、图像和数据等复杂信息编成0和 1两个最基本的符号。不仅传输的可靠性高、通信的容量大、可以对误码进

5、行检错和纠正；而且便于不同格式的数字信息相互转换、适用于不同速率的设备终端、便于直接计算机的处理传输和交换，因此具有模拟通信无法比拟的优越性。通信原理与应用概论 (一 )0世纪 50年代开始的微波中继通信技术的成熟，到 20世纪 60年代开始的卫星通信的成熟，特别是20世纪 80年代开始的光纤通信的迅猛发展，全世界已经联成一体，“三大网络”：即固定电话网（不含移动通信技术）、电视网和计算机网络今天已经成为人类生活中的必不可少的部分。“三网合一”就是一种设想电话网、电视网以及计算机数据网在更高的多媒体平台上实现统一。通信原理与应用概论 (一 )3. 宽带化人类对电磁波资源的开发和利用从来没有像今

6、天这样大的规模和这样的高效率。例如：固定电话号码为8位的城市比比皆是 ,手机的号码为 11位，一条直径125微米的光纤的通信能力竟然达到 130万路 这在光纤没有出现前简直是不可思议的。电磁波在光纤的传输频带宽必然是带来通信容量大的优势，这为人类的信息化奠定了坚实基础，因此 20世纪90年代美国率先提出了“信息高速公路”计划。通信原理与应用概论 (一 )信息处理设备和传输网络向多媒体服务的方向发展，如综合业务数字网字和数据的综合业务服务；而 得注意的是移动通信网的手机通信在已经多媒体技术成熟的基础上，向高速方向发展。通信原理与应用概论 (一 )多媒体 特别是个人的甚小口径卫星天线技术 ,只需要

7、直径不到 2米的卫星通信设备(,就能够帮助人类实现通信的主要目标，“ 4 ,即任何人 何时间 何地点 传输任何信息 (通信原理与应用概论 (一 )息及量度 们先举个典型例子。例 某信息源 种符号 1、 2、 3、 4组成，试求信息源312131324112314321211432121134213113121423141211231321234234的总信息量和每个符号的算术平均信息量为多少？通信原理与应用概论 (一 )解 : 按算术法 ,在 L=57个总符号中 :1符号出现 3次 , 2符号出现 4次 ,3符号出现 3次 , 4符号出现 次 ,那么相应概率分别为 3/57、 4/57、 3/

8、57、。按照每个符号的信息量为 i)= = )该符号的总的算术信息量为 : i ), 所以1符号的总信息量为 37/23)=符号的总信息量为 47/14)=符号的总信息量为 37/13)=符号的信息量为 7/7)=信原理与应用概论 (一 )信息源 1+3+每个符号的平均信息量为： a=I/L=7=号。需要注意的是 :它是在有限长度 (L=57)中计算出来的 ,而无限长 (L=+)是怎样讨论的呢 ? 方法改为统计法。通信原理与应用概论（一）例 果上题目中 ,这 4种符号在 1=3/8、 、 、 ,并且每个符号的出现都是概率独立的，那么每个符号的统计信息量和在上述信息源 : 统计学的计算方法是针对

9、 L=+，每个符号的统计平均值信息量又称符号信息熵，用 a 表示 ,单位 =) 号 1 = L *H 2因此 ,H=2+4 =(3/8)+(1/4)+(1/4)+(1/8)=号 ,总信息量 I = L*H =57*108.3 ）显然： 这两种的计算结果误差不大，这是因为符号数 7个 ,如果符号数； 信息的定义为：一个信息源若由 符号 1,符号 2 符号 m),并且每种符号长度不同 (符号 1的长度为 号 2的长度为 符号 m)的 么统计平均熵 单位是 式见上。一个有意义的重要结论：对于二进制符号 (0,1)组成的信息源 ,若 1=1/2，那么 H=1号，这对于二进制数字信息源的简化和计算是很有

10、意义的。通信原理与应用概论 （一）、磁等技术手段对语音、文字、图象及数据等信息进行传输的过程。发送端的消息由发送设备经过某种信道传递到接收端，由下图模型加以概括。通信原理与应用概论（一）图 送端的信息源 (也称发终端 )是经过信息采集设备转换成后的电信号，如话筒将人类话音转换成模拟电信号。为了使信息源信号适合在信道中传输，发送设备对源信号完成某种变换，如 后再送进信道。信道是指信号传输的有线或无线通道，如电话双绞线。在接收端，接收设备的功能与发送设备的相反，它能从接收信号中恢复出相应的原始信号，而受信者 (也称信息宿或收终端 )是将源信号转换成相应的声音等信息。图中的噪声源是信道中的噪声，噪声

11、是对信号产生干扰的无用的信号，因此必须尽可能降低它的信号的负作用。通信原理与应用概论（一）信的工作方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信。单工通信是指消息只能单方向进行传输的一种通信方式，如广播和电视，就是信号从广播台和电视台单向地传输给听众和观众。半双工通信方式是指通信双方都能收发消息，但不能同时收和发的形式，例如无线对讲，这是因为收发公用一个通信频道。全双工通信，是指通信双方可同时进行双向传输消息的工作方式 ,如电话或计算机等。通信原理与应用概论（一）照数字信号排列的顺序不同，可分为串行数字传输和并行传输。串行数字传输 : 是将代表信息的数字信号序列按时间顺序一个接一个地在信道中传输的方式 ,如数字调制解调器的种方式占用频带窄甚至可以与其他通路公用，如家庭的拨号上网，缺点是速率较低。并行数字传输 : 是将代表信息的数字信号序列分割成两路或两路以上的数字信号序列同时在信道上传输的方式，如打印机的 行传输方式在通信速率快，传输时间较短，但是占用频带宽，同步要求高，在干线通信中尤其明显。通信原理与