通信导论1资料

通信导论主讲人杨静宜第一讲通信技术基础一、通信基本概念二、通信系统组成三、通信系统的分类四、通信系统的工作方式五、通信系统的性能指标学习目标•明确通信的基本概念•知道通信系统的组成•熟知通信系统的主要性能指标,正确理解性能指标的含义，学会性能指标的计算•明确系统常用的分类方式一、通信基本概念通信一、通信基本概念•1、何为通信古代通信概念：早期的《辞海》《辞源》中“通信”一词的解释就是简单的“与人互寄书信”；“互通音信”。6考古发现，440万年前就出现南方古猿，被确定为是人类历史的起源。人类的远祖大约在9万年前的某个时候开始“说话”，大约在3.5万年前的某一时期开始使用语言。语言的使用，促进了人类对知识的掌握和传播，但语言只能口口相传，面对面传授，只能在部落内、相近年代人之间传播，不同地域间的原始人类之间还不能交流和共享人类知识。人类的早期启蒙7为了实现知识的长时间记忆，公元前3500年左右人类开始使用图像符号，进而演化出文字。文字的产生和运用的意义：使人类摆脱了声音符号传播受时间和空间的局限有了文字就能记录知识和经验，它比其他符号更使人容易明白，更容易解释，更容易保存。异地传播长时间保存解决知识8文字的出现使人类获取知识和信息更便捷、更容易，知识积累更多，人类通向文明的步伐加快，原来依靠竹简、羊皮、丝布记录文字的方法逐渐不能满足需要，公元105年蔡伦发明了被称之为四大发明之一的造纸术。可以廉价跨地域传输(空间)可以跨时间保存纸产生和运用的意义跨空间传输促进了不同国家、不同民族之间的交流，促进了世界范围内全人类的知识共享。知识9跨时间的知识传承，使人类可以学习、继承、发扬前人思想，使人类的知识积累大大增加，可以做到秀才不出门，全知天下事。人们学习、了解、研究自然现象和自然规律可以只在家中完成，不必事事都要亲身体验，加速了人类前进的步伐。但人类很快发现这种交流通常是非实时性，现实世界所发生的事情，经过记录、传递后到达其他人手中时，往往已过去了很长时间，传递所能达到的范围只能是人的足力所能达到的范围。10为了尽可能快的传递信息，公元前490年希腊信使裴地比第斯从马拉松跑到雅典城中央广场，跑了42．195公里，结果活活累死。11公元前772年周幽王点燃了烽火台，利用狼烟和火光调动邻近的诸侯；我国古代有3000多年利用邮驿传递信息的历史，唐朝最盛时全国有1639个驿站，传递信息最快要求日驰500里。利用声、光可传输实时信息，但信息量少。如军队作战时利用鸣鼓则进、鸣金则退来指挥近距离军队，利用放炮为号来指挥远距离军队，利用旗语调度军队进攻方向，夜间利用火光调度军队。•古代通信方式•古代通信存在的问题•范围小•速度低•可靠性差•有效性低•近代通信——电信利用有线、无线、光等方式传递代表文字、声音、图像等消息符号的传输系统。•有线电报通信•有线电话•无线电报15电的发明使人类结束千年封建古代，走向了近代文明。尽管远在2500多年前，古希腊人就发现用毛皮磨擦过的琥珀能吸引一些像绒毛、麦杆等一些轻小的东西，他们把这种现象称作“电”，但这并未给人类文明带来实质影响。电通信进步的第一个突破16公元1600年，英国医生吉尔伯特发现了“电力”，“电吸引”等许多现象，并最先使用了“电力”、“电吸引”等专用术语，因此许多人称他是电学研究之父。171752年美国大电学家富兰克林著名的风筝实验，“捕捉天电”，证明天空的闪电和地面上的电是一回事。一年后富兰克林制造出了世界上第一个避雷针。电流现象的研究，对于人们深入研究电学和电磁现象有着重要的意义。181800年春季，伏打发明了著名的“伏打电池”。使人们第一次获得了可以人为控制的持续电流，为今后电流现象的研究提供了物质基础，并很快成为进行电磁学和化学研究的有力工具。19发电机给人类生活带来了巨大的变化，使人类可以自己产生电并控制电，有力的促进了现代社会的到来。以电为基础诞生了电报、电话、计算机、通信网络使我们进入了通信时代。1820年，丹麦哥本哈根大学的奥斯特，偶然发现一根带电的导线，能使贴近它的磁针发生偏转，而不再指向南极或者北极。1821年9月3日，法拉第让通电的导线在磁场中发生旋转。1831年10月17日，他将磁转换为了电。随后制造了世界上第一台电磁感应发电机。1873年，格拉姆将发电机成了电动机。201790年，法国工程师劳德·查佩兄弟成功地研制出了一个实用的通信系统，能将报文发送到全法国。据说两兄弟之一是第一个使用“电报”这个词的人。通信进步的第二个突破电报早年收发电报模拟1747年，在英国，廉.华士爵士发现有可能在金属导体上传播电流。•有线电报通信•SamuelF.B.Morse•(1791.4.27~1872)221835年，莫尔斯研制出电磁电报机的样机。1836年，莫尔斯提出著名的“莫尔斯电码”，是电信史上最早的编码，是电报发明史上的重大突破。1844年5月24日，是世界电信史上光辉的一页。在华盛顿国会大厦联邦最高法院会议厅里，莫尔斯亲手操纵着电报机，随着一连串的“点”、“划”信号的发出，远在64公里外的巴尔的摩城收到由“嘀”、“嗒”声组成的世界上第一份电报：“上帝创造了何等的奇迹！”。莫尔斯电报的成功轰动了美国、英国和世界其他各国，他的电报很快风靡全球。电报机房早年票据电报收发231858年，欧洲许多国家联合给莫尔斯一笔40万法郎的奖金。在莫尔斯垂暮之年，纽约市在中央公园为他塑造了雕像，用巨大的荣誉，来补偿曾使这位科学家陷于饥饿境地的过错。电传打字机24电报的发明，开始了用电作为信息载体的历史。通过对电报、无线电通信的深入研究，我们开始了人类通信历史上的一次巨大的飞跃。电报的发明的意义在于：解决了人类从出现已来一直没有解决的实时传输问题时间空间电报跨越电报传输251796年，英国人休斯提出了用话筒接力传送语音的办法，并将之命名为Telephone。电话是日本人生造的汉语词，用来意译英文的telephone，中国人译为‘德律风’。通信进步的第三个突破电话美国发明家A.G.贝尔贝尔、梅乌奇、格雷、爱迪生安东尼奥·梅乌奇托马斯·阿尔瓦·爱迪生领头人•有线电话•AlexanderGrahamBell(1847~1942)271875年6月2日，沃森特在紧闭了门窗的房间把耳朵贴在音箱上听到贝尔疼痛叫声:“沃森特先生，快来帮我啊！”这句话通过他实验中的电话传到了在另一个房间工作的沃森特先生的耳朵里。这句极普通的话，也就成为人类第一句通过电话传送的话音而记入史册。2002年6月15日，美国议会通过议案，认定安东尼奥·梅乌奇为电话的发明者。贝尔28与贝尔名字有关的另一个重要事实是：1925年1月1日，成立了一个叫做“贝尔电话实验室公司”在过去的一个世纪中，贝尔实验室为全世界带来的创新技术与产品包括：第一台传真机、按键电话、数字调制解调器、蜂窝电话、通信卫星、高速无线数据系统、太阳能电池、电荷耦合器件、数字信号处理器、激光器、光纤、光放大器、密集波分复用系统、首次长途电视传输、高清晰度电视、语音合成、存储程序控制和电子交换、数据库及分组技术、UNIX操作系统、C和C＋＋语言，而由贝尔实验室推出的网络管理与操作系统每天支持着世界范围内数十亿的电话呼叫与数据连接。29可以说，人类迈向信息文明社会的每一步都与贝尔实验室息息相关。贝尔实验室是公认的当今通信界最具创造性的研发机构，在全球拥有10000多名科学家和工程师。共获得两万五千多项专利，六次获诺贝尔物理学奖。现在平均每个工作日获得三项多专利。实现了实时语音远距离传输通信简单便捷电话发明的意义在于：30贝尔实验室贝尔实验室美国总部发现宇宙微波背景辐射用激光冷却和捕获钠原子贝尔实验室大楼人类历史上第一个晶体管问世电子的分数量子霍尔效应菲利普·安德森打开了研制电子开关和电脑存储设备的大门莱斯特·格莫尔验证电子波动性31电话交换的诞生1891年3月10日，美国的史端乔发明步进制自动电话接线器。1892年11月3日，在美国印第安纳州的拉波特城投入使用，这便是世界上第一个自动电话局。从此，电话通信跨入了一个新时代。1919年，瑞典的帕尔姆格伦和贝塔兰德发明了“纵横制接线器”。1929年，瑞典松兹瓦尔市建成了世界上第一个大型纵横制电话局。1965年5月，美国贝尔系统的世界上第一部程控电话交换机问世。34•无线电报•JamesClerkMaxwell(1831~1879)一、通信基本概念•无线电报•HeinrichRudolphHertz(1857~1894)37证明了麦克斯韦理论的正确导致了无线电的诞生开辟了电子技术的新纪元应该说，从这时开始，人类开始进入了无线通信的新领域。标志着从“有线电通信”向“无线电通信”的转折点是整个移动通信的发源点。赫兹的发现具有划时代的意义•无线电报•GuglielmoMarconi(1874~1937)391895年，俄国青年教师波波夫和意大利青年大学生马可尼分别发明了无线电报机。波波夫与马可尼的贡献在于实现了有线通信到无线通信的进步使越洋通信和移动通信成为可能401903年，无线电话试验成功。1947年，美国贝尔实验室提出了蜂窝通信的概念，将移动电话的服务区划分成若干个小区，每个小区设立一个基站，构成蜂窝移动通信系统。1978年，贝尔实验室的科学家们在芝加哥试验成功了世界上第一个蜂窝移动通信系统，并于1983年正式投入商用。蜂窝移动的意义在于解决了频率复用的问题这是移动通信发展史上的重大突破411982年，欧洲成立了GSM，为以后GSM移动电话系统开辟了新的天地。2001年，ITU-D第7专题组提出以SCDMA无线技术作为接入手段的固定电话业务--“大灵通”。1980年前后，无绳电话首次出现。1996年～1997年，小灵通问世。可实现任意时间、任意地点、任意人的通信可上网读报纸、查信息、下载文件和图片、看视频人类实现移动通信的意义获取、处理、存贮信息的速度提高421887年，美国发明家柏林纳发明滚筒式留声机，第二年发明盘式留声机和唱片。1902年，美国人巴纳特．史特波斐德成功进行了广播与矿石收音机试验。传真与广播电视媒体的革命1925年，贝尔德，发明机械扫描式电视摄像机和接收机、机动式电视。被后来的英国人尊称为电视之父。贝尔德实际上是机械电视之父。1913年，法国人E.贝兰研制出第一台传真机。431923年，美籍人兹沃利金发明静电积贮式摄像管，1931年研究成功电视显像管。应当是电子电视之父。1936年11月2日，世界上第一个定期播放电视节目的电视台——英国BBC电视台开播，它把人类带进入了一个电视时代。传真与广播电视出现的意义实现新闻的快速传播可提供休闲、娱乐、了解世界动态推动社会民主、文明传播进程441842年，多普勒率先提出利用多普勒效应的多普勒式雷达。1925年，伯烈特与杜武合作，第一次成功使用雷达，把从电离层反射回来的无线电短脉冲显示在阴极射线管上。1935年英国科学家在R．W．瓦特领导下研制成功第一部能用来探测飞机的雷达。1945年，美国雷神公司(Raytheon)工程师珀西·斯宾塞把微波应用到厨房烹饪上，于是微波炉诞生了。雷达451850年8月28日，第一条海缆由约翰和雅各布.布雷特兄弟俩在法国的公海里铺设。1880年，美国纽约敷设了第一条电话电缆。1960年，美国物理学家梅曼用强大的普通光照到人造宝石上，制造出了比太阳光强1000万倍的激光。1966年，英籍华人高锟发表“光通信”基础理论,提出以玻璃纤维进行远距激光通信的设想。1977年，世界上第一个商用光纤通信系统在美国芝加哥和圣塔摩尼卡之间的两个电话局之间开通。长途通信461970年代，美国研制出空间卫星导航定位系统GPS。1946年，美国用雷达接收月球表面回波。50年代，创造出了微波接力通信。1954年7月，美国海军利用月球表面对无线电波的反射进行了地球上两地电话的传输试验。1957年10月4日，前苏联成功地发射了第一颗人造卫星“卫星1号”。1960年8月，美国发射世界第一个“无源通信卫星”。1965年4月6日，美国成功发射了世界第一颗实用静止轨道通信卫星。卫