第一讲通信系统概述(发布版)

通信网构成
硬件(网络物理结构) 节点
端节点：终端设备 转节点：交换设备、传输设备等

链路：传输链路（传递信息）
软件(网络体系结构) 标准、信令和协议等
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20通信网分类信源内容电话网、数据网、电视节目网、电报网等。
网络技术导论
张 冬 梅 (zhangdm@)
北京邮电大学计算机学院
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课程简介
教材： <<通信导论>>，北京邮电大学出版社
授课时间：32课时 教师联系方式：张冬梅 zhangdm@ 或 zhangdm1@
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信号的频域分析

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1.1.2 通信系统
通信系统的模型
消 原始 传输 传输 原始 消 信息源 发送设备 信道 接收设备 受信者 息 电信号 信号 信号 电信号 息 发送端 噪声源 接收端
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1.1.2 通信系统（续）
信息：消息中包含的有意义的内容
消息：信息的表现形式
信号：消息的载体，消息靠信号来传递
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1.1.1 通信（续）
消息、信息和信号
消息、信息与信息量




1928年哈特利(R.V. H. Harley)考虑到从D个彼此不 同的符号中取出n个符号并且组成一个“词”的问题； 如果各个符号出现的概率相同，而且是完全随机选 取的，就可以得到Dn个不同的词； 取特定的一个词就对应一个信息量I； 哈特利建议用nlogD这个量表示信息量，即：
Claude Elwood Shannon， (1916-2001)克劳德· 香农 贝尔实验室和MIT尊崇香农 为信息论及数字通信时代的 奠基人
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1.1.1 通信（续）
信号的时域分析

信号的表示形式是时间的函数 f(t)=Acos(ωt+φ) 信号的表示形式是频率的函数 f(ω)=Aπ[δ(ω+ω0)+ δ(ω-ω0)]
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1.2.2 通信网络的发展历程
根据传输信号的不同特性和业务需
要单独建设网络：电话网、电视网、 计算机网络 将不同业务信号集中在同一个通信 网络中：ISDN 以IP为核心的通信网络、无线移动 网络、光网络和卫星网络等 下一代网络：NGN、NGI
模 拟 信 号
信源 编码 器
信源 解码 器
基 带 数 字 序 列
加 密 器
解 密 器
基 带 数 字 序 列
信道 编码 器
信道 解码 器
基 带 数 字 信 号
调 制 器
已 调 信 号
信 道
噪 声 源
解 调 器
同步 系统
信源编/译码器——模拟数字信号转换 加/解密器——保密传输 信道编/译码器——差错控制 调制/解调器——传输、复用
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1.1.2 通信系统（续）

数字通信系统的特点



集成化，小型化 再生中继，抗干扰能力强 保密性强 差错控制，改善传输质量 支持各种消息的传递 代价：频带利用率低
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可加性
由两个相对独立的事件所提供的信息量，应等 于它们分别提供的信息量之和：
I(xi yj)=I(xi )+I(yj)
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1.1.1 通信（续）
信源信息量的度量公式：
I=loga1/P

香农理论的重要特征是熵 (entropy)的概念，他证明 熵与信息内容的不确定程 度有等价关系。
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1.1.1 通信
通信的定义 通信是传递信息的手段，即将信息从发送器传送 到接收器 通信的目的 为了完成信息的传输和交换
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1.1.1 通信（续）
相关概念
模拟通信系统


信道中传输的是模拟信号 模拟通信系统模型
基带 信号 调制器 已调 已调 基带 信道 解调器 受信者 信号 信号 信号 噪声源
信息源
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1.1.2 通信系统（续）
数字通信系统


信道中传输的是数字信号 数字通信系统模型
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信 息 源
受 信 者
等概率信源的信息度量公式 I=logDn=nlogD
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1.1.1 通信（续）
消息、信息与信息量(一般不等概率信源)
消息中所包含信息量的大小与消息出现的概 率密切相关，一个消息所表示的事件出现的 概率越大，则这一消息的信息量就越小； 如果一个消息所表示的事件是必然事件，则 该消息所包含的信息含量为0； 如果一个消息所表示的事件是不可能事件， 则该消息所包含的信息含量为无穷大
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课程简介
主要内容 第一部分（第1章至第5章） 主要介绍通信的基本概念和原理 第二部分（第6章至第13章） 主要介绍各类基本通信系统 考核方式（待定）：平时30%-40%，
期末70%-60%
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20世纪 通信技术高速发展
双绞线－同轴电缆－微波－光纤－卫
星 长波－中波－短波－微波－毫米波－ 光波 21世纪 通信与信息融入生活
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通信技术的发展历程(续)
20世纪以来： 20年代，利用铜线实现有线通信 30-40年代，长途扩容 50-60年代，半导体晶体管、集成电路 60年代，模拟开始向数字过渡 70年代，光纤、卫星 80年代，信息业务增多，个人移动通信发展 90年代，互联网兴起 90年代中期，互联网广泛使用，蜂窝网第二代 目前，蜂窝网第三代
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1.1.3 通信网络
通信网定义 由一定数量的节点和连接节点的传输 链路相互有机地组合在一起 实现两个或多个规定点间信息传输的 通信系统
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用户A 用户C A、B用户通信路由 用户B
2 5
3
用户D
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用户E
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1.1.1 通信（续）
信息对消息概率的性质

递减性
如果p(x1) < p(x2)，则I(x1) > I(x2)， I(xi )是 p(xi) 的单调递减函数； 如果p(xi)=0，则I(xi ) → ∞ ; 如果p(xi)=1，则I(xi ) =0
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第一章 通信系统概述
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主要内容
1.1 通信的基本概念
1.2 通信的发展历程 1.3 通信的发展趋势 1.4 本书概述
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1.1 通信的基本概念
1.1.1 通信
1.1.2 通信系统
1.1.3 通信网络
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1.2.1 通信技术的发展历程
古代的通信方法
光-视觉，烽火传信 声波
19世纪以来的通信方法(使用电信号传送
信息)
1837
莫尔斯 电报 1876 贝尔 电话 1901 马可尼 横跨大西洋无线电通信
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通信技术的发展历程(续)
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网络结构简捷化
通信技术
网络互通融合化
交换传输高速化
网络管理智能化
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下一代网络（NGN/NGI）
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谢 谢！
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1.3 通信网络的发展趋势
通信技术数字化
通信业务综合化
网络互通融合化
通信网络宽带化
网络管理智能化
通信服务个人化
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通信技术的发展趋势
网络与业务分离化 核心网络IP化

地域范围
局域网、城域网、广域网、互联网等。

传输信道
有线网、无线网、卫星网等
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