通信原理 - 浙江大學光電科學與工程學院

1、21:43:13,浙江大學光電系,浙江大學 光電系 主講教師 林斌,現(xiàn)代通信原理,先提幾個問題？,從古到今舉例出10項通信的實例,對本課程的了解程度？難or易,通過本課程的學習，希望獲得的知識？,通信與光學與信息工程的關系？,21:43:13,《現(xiàn)代通信原理》教學大綱,本課程的主要任務系統(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、標第一部分： （1章、2章、3章、4章） （8 學時） 通信系統(tǒng)的基本模型，基本指標 信息、信道、信道容量等基本概念 信號與噪聲的基本理論 現(xiàn)代通信技術介紹第二部分： （5、9章） （16 學時） 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 學時） 數(shù)字通信的基本原理、基本技術和基本性能，噪聲分析與抗噪性能,教學大綱,課程簡介：現(xiàn)

3、代通信原理 Communication Principles 通信技術是現(xiàn)代信息技術發(fā)展的一個重要方面，隨著計算機技術、信息處理技術和大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代通信技術近年來取得了顯著進展。本課程作為大學本科準通信工程專業(yè)和與信息處理相關專業(yè)最重要的專業(yè)基礎課程之一，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，為學生進一步學習和掌握移動通信、光纖通信、計算機網(wǎng)絡通信、寬帶

4、網(wǎng)通信等現(xiàn)代通信技術準備必要的基礎理論。 課程性質(zhì)和任務 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)性的介紹了信號的發(fā)射與接收過程，包括對信道、各類信號以及噪聲的討論，具有理論性、技術性強、知識面廣的特點。 教材選用及與其它課程的關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》。本課程先期應學習的課

5、程有工程數(shù)學、概率論與隨機過程、信號與系統(tǒng)等? 通信電子線路,《現(xiàn)代通信原理）》教學大綱,課程的重要地位? 通信原理是通信工程、電子工程、信息科學等學科重要的專業(yè)課程。? 通信原理是繼續(xù)學習其他通信專業(yè)課的基礎。,本教材涵蓋范圍? 模擬通信? 數(shù)字通信? 隨機過程? 信息論基礎? 編碼理論基礎? 通信網(wǎng)基礎,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.吉林大學出版社，1998年,3、張輝等編，通信原理輔導.西安電子科技大學出版社，2000年,4、郝建軍等編. 通信原理考研指導. 北京郵電大學出版社, 2001,教材與參考文獻,第1 章 緒論? 第2 章 確知信號? 第3 章 隨機過程? 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? 第9 章 模擬信號的數(shù)字傳輸? 第10 章 數(shù)字信號的最佳接收? 第11 章 差錯控制編碼? 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 第六章 數(shù)字信號的基帶傳輸 第三章 隨機過程 第七章 數(shù)字信號的載波傳輸?shù)谒恼?信道

8、 第八章 模擬信號編碼傳輸?shù)诰耪?數(shù)字信號的最佳接收,,任課教師 林斌,辦公地點： 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，點名簽到方式作業(yè)：平時作業(yè)（習題指導書），大型作業(yè)討論課：集中時間安排，考試:

9、 期中考試，期末考試，大作業(yè)平時成績：課堂討論，發(fā)言，作業(yè)（大作業(yè)）等。,本課程學習特點,? 原理框圖? 系統(tǒng)功能? 數(shù)學表達式? 時域、頻域圖形? 性能分析? 系統(tǒng)綜合分析與設計,實現(xiàn)通信手段？,研究通信的理論與方法？,通信系統(tǒng)的評價？,通信什么？,物聯(lián)網(wǎng)：傳感器技術傳輸技術計算機處理技術,信息的傳輸,物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展可分三個階段，第一個階段是信息匯聚，第二個階段是信息處理，未來的物聯(lián)網(wǎng)將采用多種傳感技術聚合處理信息

10、，最后一個階段是泛在聚合階段，這也是物聯(lián)網(wǎng)最終的目標。,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：信息的載體。電信號、光信號實現(xiàn)通信的方式和手段：非電的：如旌旗、消息樹、烽火臺… 電的：如電報、

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

12、 專業(yè)設備，不易普及現(xiàn)代：電話 準確快速，普及性強 只有語言，不能同時傳播圖像與文字 當代：互聯(lián)網(wǎng) 快、準、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、電話、廣播、⑤ 信息時代、計算機通信,第1章 緒論,電信發(fā)明史1837年：莫爾斯發(fā)明有線電報

13、1876年：貝爾發(fā)明有線電話 1918年：調(diào)幅無線電廣播、超外差接收機問世1936年：商業(yè)電視廣播開播 … … … … … 后面講述中，“通信”這一術語是指“電通信”，包括光通信，因為光也是一種電磁波。（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來實現(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）：把各種消息轉換成原始電信號，如麥克風。信源可分為模擬信源和

14、數(shù)字信源。發(fā)送設備：原始信號變換為適合信道傳輸?shù)男盘?。傳輸信道：將來自發(fā)送設備的信號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,接收設備：從受到減損的接收信號中正確恢復出原始電信號。 受信者（信宿）：把原始電信號還原成相應的消息，如揚聲器等。,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)模型模擬信號和數(shù)字信號模擬信號：代表消息的信號參量取值連續(xù)

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

16、 緒論,模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)：兩種變換：模擬消息 ? 原始電信號（基帶信號）基帶信號 ? 已調(diào)信號 （帶通信號）,,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)轉換 信道編碼與譯碼目的：增強抗干擾能力，差錯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?同步目的：使收發(fā)兩端的信號在時間上保持步調(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)字通信的特點優(yōu)點抗干擾能力強，且噪聲不積累傳輸差錯可控便于處理、變換、存儲便于將來自不同信源的信號綜合到一起傳輸易于集成，使通信設備微型化，重量輕易于加密處理，且保密性好缺點：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)務分類：電報通信系統(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 … …按信號復用方式分類：頻分復用、時分復用、碼分復用,,,,,21:43:14,電報、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),頻分復用、時分復用、碼分復用、波分復用,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、傳真、衛(wèi)星等,語音、圖像、文件、數(shù)據(jù)、動態(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，但不能同時收發(fā)的工作方式全雙工通信：通信雙方可同時進行收發(fā)消息的工作方式,,請同學們舉例,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傳輸 優(yōu)點：節(jié)省傳輸時間，速度快：不需要字符同步措施缺點：需要 n 條通信線路，成本高,,第1章 緒論,串行傳輸 ：將數(shù)字信號碼元序列以串行方式一個碼元接一個碼元地在一條信道上傳輸優(yōu)點：只需一條通信信道，節(jié)省線路鋪設費用缺點：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。度量方法應該與消息的重要程度無關。消息中所含信息量和消息內(nèi)容的不確定性有關【例】 “某客機墜毀”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：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 之間應該有如下關系：I 是 P(x) 的函數(shù)： I ＝I [P(x)]P(x) ?，I ? ； P(x) ? ，I ?； P(x) = 1時，I ＝ 0； P(x) = 0時，I ＝ ?；獨立性 滿足上述3條件的關系式如下：

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】 設一個二進制離散信源，以相等的概率發(fā)送數(shù)字“0”或“1”，則信源每個輸出的信息含量為 在工程應用中，習

25、慣把一個二進制碼元稱作1比特,,,第1章 緒論,若有M個等概率波形（P = 1/M），且每一個波形的出現(xiàn)是獨立的，則傳送M進制波形之一的信息量為若M是2的整冪次，即 M = 2k，則有當M = 4時，即4進制波形，I = 2比特，當M = 8時，即8進制波形，I = 3比特。,,,傳送每一個M進制波形的信息量等于用二進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：一個離散信源是由M個符號組成的集合

26、，其中每個符號xi (i = 1, 2, 3, …, M)按一定的概率P(xi)獨立出現(xiàn)，即 且有則x1 , x2, x3,…, xM 所包含的信息量分別為于是，每個符號所含平均信息量為由于H(x)同熱力學中的熵形式相似，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”四個符號組成，它們出現(xiàn)的概率分別為3/8，1/4，1/4，1/8，且每個符號的出現(xiàn)都是獨立的。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個符號，故該消息的信息量每個符號的算術平均信息量為,,,,第1章 緒論,若用熵的概念來計算：則該消息的信息量 以上兩種結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，結果可能存在誤差。這種誤差將隨著消息序列中符號數(shù)的增加而減小。當消息序列較長時，用熵的概念計算更為方便。,第1章 緒論,連續(xù)消息的信息量關于連續(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（多項指標）通信系統(tǒng)的主要性能指標：有效性和可靠性有效性：指傳輸一定信息量時所占用的信道資源（頻帶寬度

29、和時間間隔），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)時間（秒） 信息傳輸速率Rb：定義為單位時間內(nèi)

30、傳遞的平均信息量或比特數(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系或 對于二進制數(shù)字信號：M = 2，碼元速率和信息速率在數(shù)量上相等。 對于多進制，例如在八進制（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）在二進制中有,,,,,,第1章 緒論,1.6 小結通信的目的信號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作業(yè)：1-4；1-6；1-9；1-10,通信的發(fā)展歷史,人類進行通信的歷史已很悠久。早在遠古時期，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別原始部落，仍然保留著諸如擊鼓鳴號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一步發(fā)展的結果。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世紀中葉以后，隨著電報、電話的發(fā)明，電磁波的發(fā)現(xiàn)，人類通信領域產(chǎn)生了根本性的巨大變革，實現(xiàn)了利用金屬導線來傳遞信息，甚至通過電磁波來進行無

33、線通信，使神話中的“順風耳”、“千里眼”變成了現(xiàn)實。 從此，人類的信息傳遞可以脫離常規(guī)的視聽覺方式，用電信號作為新的載體，同此帶來了一系列的技術革新，開始了人類通信的新時代。,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電磁式電報機。 他利用自己設計的電碼，可將信息轉換成一串或長或短的電脈沖傳向目的地，再轉換為原來的信息。1844年5月24日，莫樂斯在國

34、會大廈聯(lián)邦最高法院會議廳進行了“用莫爾斯電碼”發(fā)出了人類歷史上的第一份電報，從而實現(xiàn)了長途電報通信。,1864年，英國物理學家麥克斯韋（J.c.Maxwel）建立了一套電磁理論，預言了電磁波的存在，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)明了世界上第一臺電話機。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行了首次長途電話實驗，并獲得

35、了成功，后來就成立了著名的貝爾電話公司。,電話是通過電信號雙向傳輸話音的設備。通常人們將亞歷山大·格拉漢姆·貝爾(Alexander Graham Bell）認為是電話的發(fā)明者。美國國會2002年6月15日269號決議確認安東尼奧·穆齊（Antonio Meucci ）為電話的發(fā)明人。“電話”一詞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，德國青年物理學家海因里斯.赫茲（

36、H.R.Hertz）用電波環(huán)進行了一系列實驗，發(fā)現(xiàn)了電磁波的存在，他用實驗證明了麥克斯韋的電磁理論。這個實驗轟動了整個科學界，成為近代科學技術史上的一個重要里程碑，導致了無線電的誕生和電子技術的發(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年的時間，俄國的波波夫、意大利的馬可尼分別發(fā)明了無線電報，實現(xiàn)了信息的無線電傳播，其他的無線電技術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、物理學家費森登成功地研究出無線電廣播。1907年美國物理學家德福萊斯特發(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，從此廣播事業(yè)在世界各地蓬勃發(fā)展，收音機成為人們了解時事新聞的方便途徑。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、動了無線電技術的進一步發(fā)展。,膽，就是指電子管，大家常說的膽機，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。膽機有他獨特的“膽味”，聲音溫暖耐聽，音樂感好，氛圍好。 膽機是音響業(yè)界最古老而又經(jīng)久不衰的長青樹，其顯著的優(yōu)點是聲音甜美柔和、自然關切，尤其動態(tài)范圍之大，線性之好，絕非其他器件所能輕易替代。,石機，指的是用晶體管（運放）的放大器等，石機的聲音素質(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，技術的進步，導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，所以時至今日電子管在音頻領域又迅速走紅。,? 近代通信：? 1838 莫爾斯(美) 電報? 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? 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? 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、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迅速發(fā)展起來。1922年16歲的美國中學生菲羅.法恩斯沃斯設計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立了一座電視臺，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符合實用要求的電視攝像機。,通信的發(fā)展歷史,經(jīng)過人們的不斷探索和改進，1945年在三基色工作原理的基礎上美國無線電公司制成了世界上第一臺全電子管彩色電視機。

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接收天線問題，從此一些國家相繼建立了超短波轉播站，電視迅速普及開來。,通信的發(fā)展歷史,圖像傳真也是一項重要的通信。自從1925年美國無線電公司研制出第一部實用的傳真機以后，傳真技術不斷革新。1972年以前，該技術主要用于新聞、出版、氣象和廣播行業(yè)；1972年至1980年間，傳真技術已完成從模擬向數(shù)字、從機械掃描向電子掃描、從低速向高速的轉

44、變，除代替電報和用于傳送氣象圖、新聞稿、照片、衛(wèi)星云圖外，還在醫(yī)療、圖書館管理、情報咨詢、金融數(shù)據(jù)、電子郵政等方面得到應用；1980年后，傳真技術向綜合處理終端設備過渡，除承擔通信任務外，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。靜電復印機、磁性錄音機、雷達、激光器等等都是信息技術史上的重要發(fā)明。,通信的發(fā)展歷史,此外，作為信息超遠控制的遙控、遙測和遙感技術也是非常重要的技術。遙控是利用通信線路對遠處被控對象進行控制

45、的一種技術，用于電氣事業(yè)、輸油管道、化學工業(yè)、軍事和航天事業(yè)；遙測是將遠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的一種測量技術，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，在高空或遠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別的圖像或電子計算機用的記錄磁帶，提示被測物體一性質(zhì)、形狀和變化動態(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、技術的高速發(fā)展，軍事、科研迫切需要解決的計算工具也大大改進。1946年美國賓夕法尼亞大學的?？颂睾湍＠镅兄瞥鍪澜缟系谝慌_電子計算機。電子元器件材料的革新進一步促使電子計算機朝小型化、高精度、高可靠性方向發(fā)展。20世紀40年代，科學家們發(fā)現(xiàn)了半導體材料，用它制成晶體管，替代了電子管。1948年美國貝爾實驗室的肖克萊、巴丁和布拉坦發(fā)明了晶體三極管，于是晶體管收音機、晶體管電視、晶體管計算機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1千多個晶體管的線路。1977年美國、日本科學家制成超大規(guī)模集成電路，30平方毫米的硅晶片上集成了13萬個晶體管。微電子技術極大地推動了電子計算機的更新?lián)Q代，使電子計算機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志。,通信的發(fā)展歷史,為了解決資源共享問題，單一計算機很快發(fā)展成計算機聯(lián)網(wǎng)，實

48、現(xiàn)了計算機之間的數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)共享。通信介質(zhì)從普通導線、同軸電纜發(fā)展到雙絞線、光纖導線、光纜；電子計算機的輸入輸出設備也飛速發(fā)展起來，掃描儀、繪圖儀、音頻視頻設備等，使計算機如虎添翼，可以處理更多的復雜問題。20世紀80年代末多媒體技術的興起，使計算機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、計算機技術和通信技術的緊密結合，以微電子和光電技術為基礎，以計算機

49、和通信技術為支撐，信息處理技術為主題的信息技術系統(tǒng)作為一門綜合性的技術蓬勃發(fā)展起來，標志著數(shù)字化信息時代的到來 。,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(點,劃,空間→字母,數(shù)字); 美國貝爾(A.G.Bell):取得電話機專利(電信號→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; 美國:發(fā)表貝爾數(shù)據(jù)網(wǎng)絡,英國:圖像信息服務實驗;

50、現(xiàn)代通信系統(tǒng)利用某些集中轉接設施 復雜信息網(wǎng)絡 →"交換功能"→實現(xiàn)任意兩點之間信號的傳輸.,通信的發(fā)展歷史,無線通信1864年 英國麥克斯韋:電磁波的存在設想;1888年 德國赫茲(H.Hertz):證實電磁波的存在; 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:彩色電視實驗廣播; 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其精度可達數(shù)十米之內(nèi).,通信與數(shù)學分析方法發(fā)展史,一、傅立葉分析 1822年 法國數(shù)學家傅立葉(J.Fourier):奠定傅立葉級數(shù)理論基礎; 泊松(Poisson),高斯(Gauss):應用到電學中; 19世紀末 用于工程實際的電容器處理各種頻率的正弦信號; 20世紀 諧振電

52、路,濾波器,正弦振蕩器擴展應用領域.,通信與數(shù)學分析方法發(fā)展史,二、拉普拉斯變換 19世紀末 英國工程師赫維賽德(O.Heaviside):運算法(算子法)先驅; 法國數(shù)學家拉普拉斯(P.S.Laplace):拉普拉斯變換方法; 20世紀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)學分析方法發(fā)展史,三、Z變換1730年 英國數(shù)學家棣莫弗(De Moivre):生成函數(shù)-類

53、似; 19世紀 拉普拉斯: 貢獻 20世紀 沙爾(H.L.Seal): 貢獻; 20世紀50~60年代 抽樣數(shù)據(jù)控制系統(tǒng) Z變換應用. 數(shù)字計算機的研究與實踐,通信與數(shù)學分析方法發(fā)展史,四、狀態(tài)方程分析 20世紀50年代 經(jīng)典的線性系統(tǒng)理論(外特性); 20世紀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)被公認為信息論及數(shù)字通信時代的奠基人,