現(xiàn)代通信技術(shù)

現(xiàn)代通信技術(shù)第一頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日推薦教材：《現(xiàn)代通信系統(tǒng)》電子工業(yè)出版社鮮繼清主編《現(xiàn)代通信技術(shù)》（第2版）電子工業(yè)出版社朱月秀主編2第二頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日成績(jī)?cè)u(píng)定辦法本課程總學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定：平時(shí)成績(jī)占50%，考試成績(jī)占50%。第三頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日第1章緒論1.1現(xiàn)代通信——人類(lèi)科技進(jìn)步的產(chǎn)物1.2現(xiàn)代通信研究領(lǐng)域及內(nèi)容1.3通信基礎(chǔ)知識(shí)回顧4第四頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日、現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展概況1838莫爾斯有線(xiàn)電報(bào)1948晶體管香農(nóng)IT通信統(tǒng)計(jì)理論建立1864麥克斯韋電磁輻射方程1950時(shí)分多路通信應(yīng)用于電話(huà)1876貝爾電話(huà)1956越洋電話(huà)鋪設(shè)1896馬克尼無(wú)線(xiàn)電報(bào)1957第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射1906真空管1958第一顆通信衛(wèi)星發(fā)射1918調(diào)幅廣播超外差接收機(jī)1960發(fā)明激光1925三路明線(xiàn)載波電話(huà)多路通信1961發(fā)明集成電路1936調(diào)頻廣播1962第一顆同步通信衛(wèi)星PCM進(jìn)入實(shí)用1937脈沖編碼調(diào)制1960彩電數(shù)字傳輸理論高速計(jì)算機(jī)1938電視廣播1970LSI商用衛(wèi)星程控交換光纖通訊1940二戰(zhàn)刺激雷達(dá)和微波系統(tǒng)發(fā)展1980SLSI長(zhǎng)波光纖通信ISDN3G5第五頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日

塞繆爾·莫爾斯（SamuelFinleyBreeseMorse，1791-1872），作為一名畫(huà)家是成功的。莫爾斯曾兩度赴歐洲留學(xué)，在肖像畫(huà)和歷史繪畫(huà)方面成了當(dāng)時(shí)公認(rèn)的一流畫(huà)家。1826年至1842年任美國(guó)畫(huà)家協(xié)會(huì)主席。

在一次遠(yuǎn)洋旅途中，莫爾斯結(jié)識(shí)了杰克遜。杰克遜是波士頓城的一位醫(yī)生，也是一位電學(xué)博士。閑聊中，杰克遜把話(huà)題轉(zhuǎn)到電磁感應(yīng)現(xiàn)象上。從此，莫爾斯走上了科學(xué)發(fā)明的崎嶇道路。為了維持生活，莫爾斯于1836年不得不重操舊業(yè)，擔(dān)任紐約大學(xué)藝術(shù)及設(shè)計(jì)教授。課余時(shí)間，他仍然繼續(xù)從事電報(bào)發(fā)明工作。終于在1837年9月4日，莫爾斯制造出了一臺(tái)電報(bào)機(jī)。

1844年5月24日，在華盛頓國(guó)會(huì)大廈聯(lián)邦最高法院會(huì)議廳里，進(jìn)行電報(bào)發(fā)收試驗(yàn)。年過(guò)半百的莫爾斯在預(yù)先約定的時(shí)間，興奮地向巴爾的摩發(fā)出人類(lèi)歷史上的第一份電報(bào)。他的助手很快收到那份只有一句話(huà)的電報(bào)：“上帝創(chuàng)造了何等的奇跡!”6第六頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日

亞歷山大·格拉漢姆·貝爾（1847-1942）美國(guó)發(fā)明家和企業(yè)家。他發(fā)明了世界上第一臺(tái)可用的電話(huà)機(jī)，創(chuàng)建了貝爾電話(huà)公司。被世界譽(yù)為“電話(huà)之父”。

貝爾出生于英國(guó)的愛(ài)丁堡，14歲在愛(ài)丁堡皇家中學(xué)畢業(yè)后，曾在愛(ài)丁堡大學(xué)和倫敦大學(xué)學(xué)院聽(tīng)課，主要靠自學(xué)和家庭教育。1864年開(kāi)始聲學(xué)研究。

1872年在波士頓開(kāi)辦培養(yǎng)聾人教師的學(xué)校，并編著《可見(jiàn)的語(yǔ)言先導(dǎo)》。1873年擔(dān)任波士頓大學(xué)發(fā)聲生理學(xué)教授。1875年，他的多路電報(bào)獲得專(zhuān)利。1876年，美國(guó)專(zhuān)利局批準(zhǔn)他的電話(huà)專(zhuān)利。電話(huà)專(zhuān)利是歷史上引起爭(zhēng)議最多的一項(xiàng)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期訴訟，貝爾終于取得勝利。1880年法國(guó)授予他伏特獎(jiǎng)金。

貝爾從事研究的范圍極廣，曾獲18種專(zhuān)利，還和其他人一起獲得12種專(zhuān)利，其中14種為電話(huà)、電報(bào)，4種為光電話(huà)機(jī)，1種為留聲機(jī)，5種為航空飛行器，4種為水上飛機(jī)，還有2種為硒光電池。然而，這些專(zhuān)利只代表貝爾發(fā)明才能的一部分，因?yàn)樗墓ぷ髦攸c(diǎn)在基本原理方面。他豐富的創(chuàng)造性思想，在當(dāng)時(shí)不可能樣樣都成為現(xiàn)實(shí)，他的許多觀念到后世才見(jiàn)到成果。

7第七頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日赫茲是一個(gè)短命的物理學(xué)家。他于1894年逝世時(shí)，年僅37歲。1886年29歲發(fā)現(xiàn)電磁波，其后不到6年，意大利的馬可尼、俄國(guó)的波波夫分別實(shí)現(xiàn)了無(wú)線(xiàn)電傳播，并很快投入實(shí)際使用。其他利用電磁波的技術(shù)：無(wú)線(xiàn)電報(bào)（1894年）、無(wú)線(xiàn)電廣播（1906年）、無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航（1911年）、無(wú)線(xiàn)電話(huà)（1916年）、短波通訊（1921年）、無(wú)線(xiàn)電傳真（1923年）、電視（1929年）、微波通訊（1933年）、雷達(dá)（1935年），以及遙控、遙感、衛(wèi)星通訊、射電天文學(xué)……它們使整個(gè)世界面貌發(fā)生了深刻的變化。

赫茲關(guān)于電磁波的實(shí)驗(yàn)，為無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的發(fā)展開(kāi)拓了新的道路，構(gòu)成了現(xiàn)代文明的骨架，后人為了紀(jì)念他，把頻率的單位定為赫茲。8第八頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日后來(lái)，香農(nóng)到貝爾實(shí)驗(yàn)室工作，他進(jìn)一步證明了可以采用能實(shí)現(xiàn)布爾代數(shù)運(yùn)算的繼電器或電子元件來(lái)制造計(jì)算機(jī)，香農(nóng)的理論還為計(jì)算機(jī)具有邏輯功能奠定了基礎(chǔ)，從而使電子計(jì)算機(jī)既能用于數(shù)值計(jì)算，又具有各種非數(shù)值應(yīng)用功能，使得以后的計(jì)算機(jī)在幾乎任何領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。信息論的創(chuàng)始人香農(nóng)Shannon，1916年生于美國(guó)，大學(xué)時(shí)代在美國(guó)密執(zhí)安大學(xué)和麻省理工學(xué)院學(xué)習(xí)，修過(guò)布爾代數(shù)課，并曾在發(fā)明微分分析儀的數(shù)學(xué)家布什的指導(dǎo)下使用微分分析儀，這使他對(duì)繼電器電路的分析產(chǎn)生興趣。他認(rèn)為這些電路的設(shè)計(jì)可用符號(hào)邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)，并意識(shí)到分析繼電器的有效數(shù)學(xué)工具正是布爾代數(shù)。1938年，香農(nóng)發(fā)表了著名的論文《繼電器和開(kāi)關(guān)電路的符號(hào)分析》，首次用布爾代數(shù)進(jìn)行開(kāi)關(guān)電路分析，并證明布爾代數(shù)的邏輯運(yùn)算，可以通過(guò)繼電器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，明確地給出了實(shí)現(xiàn)加、減、乘、除等運(yùn)算的電子電路的設(shè)計(jì)方法。這篇論文成為開(kāi)關(guān)電路理論的開(kāi)端。無(wú)失真變長(zhǎng)信源編碼定理(香農(nóng)第一定理)有噪信道編碼定理(香農(nóng)第二定理)保真準(zhǔn)則下信源編碼定理(香農(nóng)第三定理)9第九頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日、通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)數(shù)字化（基礎(chǔ)）綜合化（核心）寬帶化智能化個(gè)人化（目標(biāo)）單一業(yè)務(wù)綜合業(yè)務(wù)自動(dòng)控制智能控制窄帶寬帶固定移動(dòng)服務(wù)到家服務(wù)到人電氣通信光通信數(shù)字模擬10第十頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日1.1.3現(xiàn)代通信的技術(shù)基礎(chǔ)一、微電子技術(shù)

電子學(xué)，特別是微電子學(xué)是信息技術(shù)的關(guān)鍵，是現(xiàn)代通信產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)，它在很大程度上決定著硬件設(shè)備的運(yùn)行能力。衡量微電子技術(shù)發(fā)展程度的一個(gè)重要指標(biāo)，是在指甲大小的硅芯片上能集成的元件數(shù)目。11第十一頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日1.1.3現(xiàn)代通信的技術(shù)基礎(chǔ)二、計(jì)算機(jī)技術(shù)

電話(huà)交換技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合，使交換技術(shù)數(shù)字程控化。通信與計(jì)算機(jī)融為一體，這使通信技術(shù)得到了飛躍發(fā)展，我們把數(shù)字通信與計(jì)算機(jī)的融合稱(chēng)為現(xiàn)代通信。

12第十二頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日1.1.3現(xiàn)代通信的技術(shù)基礎(chǔ)三、光子技術(shù)–光通信的基礎(chǔ)

隨著光子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了電子—光子芯片。在這種芯片上，電子與光子產(chǎn)生了復(fù)雜的相互作用，提供了速率為幾十到上百千兆比特的光波通信能力，使光波通信系統(tǒng)從PDH向SDH光傳輸系統(tǒng)發(fā)展。13第十三頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日1.1.3現(xiàn)代通信的技術(shù)基礎(chǔ)四、空間技術(shù)–衛(wèi)星通信的基礎(chǔ)

現(xiàn)在人們已經(jīng)利用同步衛(wèi)星獲取了大量信息，并將這些信息廣泛應(yīng)用于航天、航海、氣象、定位、救災(zāi)等方面。衛(wèi)星通信、衛(wèi)星電視已經(jīng)遍及全世界。通信衛(wèi)星正向大容量、長(zhǎng)壽命方面發(fā)展。低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)的利用，將使地面、空間的通信系統(tǒng)連成一體。這意味著真正的全球個(gè)人通信，即人們?cè)诘厍蛏先魏蔚胤?包括陸地、森林、沙漠、湖泊、高山、海洋、空間)都可隨時(shí)與任何人和機(jī)器進(jìn)行信息交流。14第十四頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日1.2現(xiàn)代通信研究領(lǐng)域及內(nèi)容數(shù)字微波與衛(wèi)星通信光纖通信移動(dòng)通信數(shù)字交換技術(shù)接入網(wǎng)技術(shù)通信業(yè)務(wù)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)安全15第十五頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日1.2現(xiàn)代通信研究領(lǐng)域及內(nèi)容

16第十六頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日1.3通信基礎(chǔ)知識(shí)回顧一、通信系統(tǒng)

1.定義：

傳遞信息所需的一切技術(shù)設(shè)備的總和。

2.模型：點(diǎn)與點(diǎn)之間建立的通信系統(tǒng)是通信的最基本形式，其模型如圖。噪聲源信源

變換器信道反變換器信宿17第十七頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日★傳輸方式：基帶傳輸、頻帶傳輸★復(fù)用方式：頻分、時(shí)分、碼分★調(diào)制方式：連續(xù)波調(diào)制脈沖調(diào)制ASK、FSK、PSK線(xiàn)性AM、DSB、SSB、VSB非線(xiàn)性FM、PM模擬數(shù)字模擬數(shù)字PAM、PPM、PDMPCM、DPCM、ADPCM、△M3.通信系統(tǒng)的分類(lèi)18第十八頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日★傳輸媒質(zhì)：有線(xiàn)通信明線(xiàn)通信、纜通信、波導(dǎo)通信無(wú)線(xiàn)通信

傳輸方式：散射通信、微波中繼通信、衛(wèi)星通信所用波段：超長(zhǎng)波通信、長(zhǎng)波通信、中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信、毫米波通信、光通信19第十九頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日

二、通信網(wǎng)1.定義：具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的通信系統(tǒng)。2.基本結(jié)構(gòu)：五種形式，各有特點(diǎn)。（1）網(wǎng)狀網(wǎng)特點(diǎn)：①傳輸鏈路很多，經(jīng)濟(jì)性較差②冗余度較大③穩(wěn)定性較好20第二十頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日（2）星狀網(wǎng)

特點(diǎn)：①節(jié)省傳輸鏈路②設(shè)置轉(zhuǎn)接中心，增加費(fèi)用③轉(zhuǎn)接能力不足或設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，影響網(wǎng)絡(luò)接續(xù)質(zhì)量和穩(wěn)定性。（3）復(fù)合網(wǎng)特點(diǎn)：①網(wǎng)形和星形復(fù)合而成，兼具兩者優(yōu)點(diǎn)②經(jīng)濟(jì)合理且具有一定可靠性③設(shè)計(jì)時(shí)使轉(zhuǎn)接交換設(shè)備和傳輸鏈路總費(fèi)用之和最小。21第二十一頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日（4）環(huán)形網(wǎng)和總線(xiàn)形網(wǎng)特點(diǎn)：①在計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)中應(yīng)用較多②信息速率高③節(jié)點(diǎn)或總線(xiàn)終端節(jié)點(diǎn)有較強(qiáng)的信息識(shí)別能力和信息處理能力。

22第二十二頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日三、現(xiàn)代通信應(yīng)用手段1、多媒體通信：人與人、人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器之間互通信息的技術(shù)。2、計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)：將遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)終端設(shè)備與計(jì)算機(jī)相連接，進(jìn)行信息處理與資源共享。3、個(gè)人通信：通信方式不是“通信到戶(hù)”而是“通信到人”。4、移動(dòng)衛(wèi)星通信：利用衛(wèi)星中繼站實(shí)現(xiàn)地面、空中、海上移動(dòng)用戶(hù)間或移動(dòng)用戶(hù)與固定用戶(hù)間的相互通信。23第二十三頁(yè)，共二十五頁(yè)，2022年，8月28日5、程控交換：程序控制的信息交換。6、信息高速公路：以大容量的光纜為路，集語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像、文字為一體的多媒體信息為車(chē)，將這些車(chē)和路構(gòu)成高速信息網(wǎng)絡(luò)。7、智能化大樓：綜合電子信息技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)大樓的各種設(shè)施進(jìn)行自動(dòng)化管理