通信原理-第1章-概论PPT文件格式下载.ppt

1、掌握掌握数字通信系统模型及其主要性能指标；数字通信系统模型及其主要性能指标；熟悉熟悉无线信道、有线信道；无线信道、有线信道；7目标要求目标要求重点、难点重点、难点 重点是：重点是：信息的度量；数字通信系统模型的理解与掌握。难点是：数字通信系统性能指标的理解与计算。8主要内容主要内容 1.1 通信的发展通信的发展 1.2 消息、信息和信号消息、信息和信号 1.3 数字通信数字通信 1.4 信道信道 1.5 信道中的噪声信道中的噪声 1.6 小结小结 思考题、习题思考题、习题91.1 1.1 通信的发展通信的发展一、历史的通信方式一、历史的通信方式1.1.古代：古代：公元前公元前800800年年（

2、周朝周朝），周幽王烽火戏诸侯。，周幽王烽火戏诸侯。应用光通信的见证最简单的二进制数字通信。2.2.近代：近代：18201820年：安培发明电报通信，近代数字通信的年：安培发明电报通信，近代数字通信的 开始。开始。18381838年：莫尔斯将电报通信推向实用。年：18761876年：贝尔发明电话，模拟通信的开始。101.1 1.1 通信的发展通信的发展烽火台烽火台111.1 1.1 通信的发展通信的发展 3.3.现代现代 2020世纪世纪6060年代以后：年代以后：数字通信技术进入高级发展阶段。近近2020多年：多年：数字通信迅猛发展；光纤通信也携手同行。两者都成为现代通行网的主要支柱。121.

3、1 1.1 通信的发展通信的发展 “上帝创造了上帝创造了何等的奇迹何等的奇迹!”塞缪尔塞缪尔莫尔斯莫尔斯（SamuelFinleyBreeseMorse，1791-1872）131.1 1.1 通信的发展通信的发展贝尔贝尔（1847-19221847-1922）美国电话发明者美国电话发明者141.1 1.1 通信的发展通信的发展18761876年年3 3月月1010日，美国日，美国发明家贝尔发明发明家贝尔发明世界上第世界上第一部电话一部电话，并获美国专利，并获美国专利局批准的电话专利。这是局批准的电话专利。这是20052005年年8 8月月1111日拍摄的美日拍摄的美国新泽西州国新泽西州默里山

4、贝尔实默里山贝尔实验室博物馆内验室博物馆内的世界第一的世界第一部电话。部电话。151.1 1.1 通信的发展通信的发展 麦克斯韦在物理学中的最大贡麦克斯韦在物理学中的最大贡献是献是建立了统一的经典电磁场建立了统一的经典电磁场理论和光的电磁理论理论和光的电磁理论，预言了预言了电磁波的存在电磁波的存在。18731873年，麦克年，麦克斯韦完成巨著斯韦完成巨著电磁学通论电磁学通论，这是一部可以同牛顿的这是一部可以同牛顿的自然自然哲学的数学原理哲学的数学原理相媲美的书，相媲美的书，具有划时代的意义具有划时代的意义，是牛顿以，是牛顿以后科学史上的又一座丰碑后科学史上的又一座丰碑 。麦克斯韦麦克斯韦（Ja

5、mes Clerk（James Clerk Maxwel 1831Maxwel 18311879）1879）英国英国物理学家物理学家161.1 1.1 通信的发展通信的发展 赫兹对人类最伟大的贡献是用实赫兹对人类最伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在。验证实了电磁波的存在。赫兹赫兹（1857-18941857-1894）德国物理学家德国物理学家 18881888年，成了近代科学史上的一年，成了近代科学史上的一座里程碑。赫兹的发现具有划时代的座里程碑。赫兹的发现具有划时代的意义，它不仅证实了麦克斯韦发现的意义，它不仅证实了麦克斯韦发现的真理，更重要的是开创了无线电电子真理，更重要的是开创了无线电

6、电子技术的新纪元。为了纪念他在电磁波技术的新纪元。为了纪念他在电磁波发现中的卓越贡献，后人将频率的单发现中的卓越贡献，后人将频率的单位命名为赫兹。位命名为赫兹。171.1 1.1 通信的发展通信的发展在发现电磁波不到在发现电磁波不到6 6年，意大利的马可尼、俄年，意大利的马可尼、俄国的波波夫分别实现无线电传播，并很快投人实际国的波波夫分别实现无线电传播，并很快投人实际使用。其他利用电磁波的技术，也像雨后春笋般相使用。其他利用电磁波的技术，也像雨后春笋般相继问世。无线电报（继问世。无线电报（18941894年）、无线电广播（年）、无线电广播（19061906年）、无线电导航（年）、无线电导航（1

7、9111911年）、无线电话（年）、无线电话（19161916年）年）、短波通讯（、短波通讯（19211921年）、无线电传真（年）、无线电传真（19231923年）、年）、电视（电视（19291929年）、微波通讯（年）、微波通讯（19331933年）、雷达年）、雷达（19351935年），以及遥控、遥感、卫星通讯、射电天年），以及遥控、遥感、卫星通讯、射电天文学文学它们使整个世界面貌发生了深刻的变化。它们使整个世界面貌发生了深刻的变化。181.1 1.1 通信的发展通信的发展1838莫尔斯莫尔斯有线电报有线电报1948晶体管晶体管香农香农IT通信统计理论建立通信统计理论建立1864麦克斯韦

8、尔麦克斯韦尔电磁辐射方程电磁辐射方程1950时分多路通信时分多路通信应用于电话应用于电话1876贝尔贝尔电话电话1956越洋电话铺设越洋电话铺设1896马克尼马克尼无线电报无线电报1957第一颗人造卫星发射第一颗人造卫星发射1906真空管真空管1958第一颗通信卫星发射第一颗通信卫星发射1918调幅广播调幅广播超外差接收机超外差接收机1960发明激光发明激光1925三路明线载波电话三路明线载波电话多路通信多路通信1961发明集成电路发明集成电路1936调频广播调频广播1962第一颗同步通信卫星第一颗同步通信卫星PCM进入实用进入实用1937脉冲编码调制脉冲编码调制1960彩电彩电数字传输理论数

9、字传输理论高速计算机高速计算机1938电视广播电视广播1970LSI商用卫星商用卫星程控交换程控交换光纤通讯光纤通讯1940二战刺激二战刺激雷达和微波系统发展雷达和微波系统发展1980SLSI长波光纤通信长波光纤通信ISDN3G返回返回191.2 1.2 消息、信息和信号消息、信息和信号1.1.通信的目的通信的目的传递消息中包含的信息。传递消息中包含的信息。本课程主要研究传输。2.2.消息消息 天气预报天气预报“明天是晴天明天是晴天”字幕字幕“明天是晴天明天是晴天”文字文字播音员说播音员说“明天是晴天明天是晴天”语语言言图形图形1、信息、消息和信号的定义与区别、信息、消息和信号的定义与区别20

10、1.2 1.2 消息、信息和信号消息、信息和信号1.1.通信的目的通信的目的传递消息中包含的信息。2.2.消息消息1、信息、消息和信号的定义与区别、信息、消息和信号的定义与区别 是指信源所产生的信息的物理表现。是指信源所产生的信息的物理表现。例如：语音、文字、图形、图像等。消息必须转换成电信号（简称信号），才能消息必须转换成电信号（简称信号），才能在通信系统中传输。在通信系统中传输。211.2 1.2 消息、信息和信号消息、信息和信号4.4.信息信息 是指消息中所包含的对受信者有意义的内容是指消息中所包含的对受信者有意义的内容 （或有效内容）。（或有效内容）。不同形式表现（汉字、符号、图形等）

11、的同不同形式表现（汉字、符号、图形等）的同 一消息，载有相同的信息。一消息，载有相同的信息。3.3.信号信号 是指消息的物理载体，是传输消息的手段。是指消息的物理载体，是传输消息的手段。可分为模拟信号和数字信号。1、信息、消息和信号的定义与区别、信息、消息和信号的定义与区别221.2 1.2 消息、信息和信号消息、信息和信号如何度量信息？如何度量信息？首先要解决的问题首先要解决的问题。231.2 1.2 消息、信息和信号消息、信息和信号1.1.要求要求 度量信息量的方法，必须满足：度量信息量的方法，必须满足：能度量任何消息；与消息的类型无关；消息的重要程度无关。二、消息中信息量的度量二、消息中

12、信息量的度量24香香农农（Shannon）25 克克劳德德香香农（Claude Elwood Shannon，1916-2001）1916年年4月月30日日诞生于美国密西根州的生于美国密西根州的Petoskey。1936年年香香农在在密密西西根根大大学学获得得数数学学与与电气气工工程程学学士士学学位，然后位，然后进入入MIT念研究生。念研究生。1938年年香香农在在MIT获得得电气气工工程程硕士士学学位位，硕士士论文文题目目是是A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits（继电器器与与开开关关电路路的的符符号号分分析析）。当当时他他已已

13、经注注意意到到电话交交换电路路与与布布尔尔代代数数之之间的的类似似性性，即即把把布布尔尔代代数数的的“真真”与与“假假”和和电路路系系统的的“开开”与与“关关”对应起起来来，并并用用1和和0表表示示。于于是是他他用用布布尔尔代代数数分分析析并并优化化开开关关电路路，这就就奠奠定定了了数数字字电路路的的理理论基基础。哈哈佛佛大大学学的的Howard Gardner教教授授说，“这可可能能是是本本世世纪最最重重要要、最最著著名名的的一一篇篇硕士士论文。文。”26 1940年年香香农在在MIT获得得数数学学博博士士学学位位，而而他他的的博博士士论文文却却是是关关于于人人类遗传学学的的，题目目是是An

14、 Algebra for Theoretical Genetics（理理论遗传学的代数学学的代数学）。1941年年香香农发表表了了Mathematical theory of the differential analyzer（微微分分分分析析器器的的数数学学理理论），他他写写道道：“大大多多数数结果果通通过证明明的的定定理理形形式式给出出。最最重重要要的的是是处理理了了一一些些条条件件，有有些些条条件件可可以以生生成成一一个个或或多多个个变量量的的函函数数，有有些些条条件件可可使使常常微微分分方方程程得得到到解解。还给出出了了一一些些注注意意事事项，给出出求求函函数数的的近近似似值（不不能能产生生精精确确值）、求求调整整率率的近似的近似值以及自以及自动控制速率