电子信息科学专业(通信工程)导论讲稿共40页文档
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通信工程专业导论(第11-15章)[93页]
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✓每个计算机在发送前和发送中，都必须不停地检测信道。
✓在发送前检测信道，是为了获得发送权。如果检测出已经有 其他计算机在发送，则自己就暂时不允许发送数据。
✓在发送中检测信道，是为了及时发现有没有其他计算机的发 送和本机的发送发生碰撞，这称为碰撞检测，即发生了冲突。
➢碰撞检测：当几个计算机同时在线路上发送数据时，线路 上的信号电压互相叠加，其幅度增大。当检测到信号电压的 变化幅度超过一定的门限值时，就认为线路上至少有两台计 算机同时在发送数据，即发生了碰撞。
例：当类型字段的值是0000100000000000（2字节）时，就 表示上层使用的是IP数据报。 ✓第4字段：数据，其长度在46～1500字节之间。 ✓第5字段：帧检验序列FCS（使用CRC检验）。当传输媒体 的误码率为1 10-8时，MAC子层可能未检测到的差错率小于1 10-14。
2．以太网的MAC层
✓一旦发现碰撞，立即停止发送，等待一段随机时间再发送。
✓在发送数据之前应该已经监听到信道为“空闲”，仍会出现 碰撞的原因：因为电磁波在线路上是以有限速率传播的。
✓协议还规定在检测出碰撞时，还应当继续发送几十个比特的 强化碰撞信号，以便让以太网上所有计算机更加清楚地知道现 在网络上出现了碰撞，使大家都暂时不要发送数据了。
12.1.2 无线个人网的特点
➢插入：当任何两个装有WPAN的设备互相靠近时，它们能 够互相通信，如同它们用电缆连接起来了一样。
➢一个设备能够有选择地锁定其他设备，以防止不需要的干 扰或非法接入的信息。
➢工作频率在2.4 GHz附近，并以数字模式工作。
12.1.3 蓝牙
➢信道：用无线传输，在10米内近距离通信。
12.1.4 红外
➢信道：使用人眼看不到的红外光通信。 ➢用途：打印机、键盘和其他一些串行数据接口的设备。
✓在发送前检测信道，是为了获得发送权。如果检测出已经有 其他计算机在发送，则自己就暂时不允许发送数据。
✓在发送中检测信道，是为了及时发现有没有其他计算机的发 送和本机的发送发生碰撞，这称为碰撞检测，即发生了冲突。
➢碰撞检测：当几个计算机同时在线路上发送数据时，线路 上的信号电压互相叠加，其幅度增大。当检测到信号电压的 变化幅度超过一定的门限值时，就认为线路上至少有两台计 算机同时在发送数据，即发生了碰撞。
例：当类型字段的值是0000100000000000（2字节）时，就 表示上层使用的是IP数据报。 ✓第4字段：数据，其长度在46～1500字节之间。 ✓第5字段：帧检验序列FCS（使用CRC检验）。当传输媒体 的误码率为1 10-8时，MAC子层可能未检测到的差错率小于1 10-14。
2．以太网的MAC层
✓一旦发现碰撞，立即停止发送，等待一段随机时间再发送。
✓在发送数据之前应该已经监听到信道为“空闲”，仍会出现 碰撞的原因：因为电磁波在线路上是以有限速率传播的。
✓协议还规定在检测出碰撞时，还应当继续发送几十个比特的 强化碰撞信号，以便让以太网上所有计算机更加清楚地知道现 在网络上出现了碰撞，使大家都暂时不要发送数据了。
12.1.2 无线个人网的特点
➢插入：当任何两个装有WPAN的设备互相靠近时，它们能 够互相通信，如同它们用电缆连接起来了一样。
➢一个设备能够有选择地锁定其他设备，以防止不需要的干 扰或非法接入的信息。
➢工作频率在2.4 GHz附近，并以数字模式工作。
12.1.3 蓝牙
➢信道：用无线传输，在10米内近距离通信。
12.1.4 红外
➢信道：使用人眼看不到的红外光通信。 ➢用途：打印机、键盘和其他一些串行数据接口的设备。
电子信息专业导论ppt课件
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阿麦奇
信息分为语音、数据、图像三大类。ISDN综合业务数字网，数字电话网络国际标准，一种典型的电路 交换系统。ATM（数据传输技术）为多种业务设计、通用、面向连接的传输模型。宽带IP网络是分层的、 物理承载可以是IP over DWDM、IP over SDH、IP over ATM等多种形式。接入网是指骨干网络到客户 终端之间所有设备，方式接入包括铜线（普通电话线）接入、光纤接入、光线固轴电缆（有线电视电缆） 混合接入、无线接入和以太网接入等。 21世纪通信网络将向着宽带化、智能化、个人化的综合业务数字数字网技术的方向发展。全程数字化是 以数字信号传输、无模拟信号的；宽带不仅能传输低速的窄带信息（指通信速率小于等于64kb/s或 2mb/s的通信网，还能传输高速信息如电影等。智能化（智能网）触传递和交换信息外还可以存储、处 理和灵活的控制信息。综合化是指技术综合和业务综合。
计算机的发展
1946年莫奇利和动虞科特完成第一台数字电子计算机ENIAC。 机械计算机的发展
1623年谢卡特---计算钟 1625年奥特雷特-----计算尺 1642—1643帕斯卡—齿轮式加减器 1673德国数学家莱布尼茨-----机械式运算器 1822英国数学家Charles.巴贝奇----差分机还有1834年---分析机 1888年美国人赫尔曼.霍勒斯---制表机(霍勒斯制表机） 1938年德国科学家朱斯---Z-1计算机（二进制计算机） 1938—1942年Zuse----采用继电器Z-2、Z-3 1944霍华德.艾肯---电机式自动顺序控制计算机MARK-1 19460215----数字电子计算机ENIAC 1971美国Intel公司----微机MSC-4
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最新通信工程专业导论-第二讲概况精品文档
15
移动通信
❖第五阶段从80年代中期开始。这是数字移动通信系统 发
展和成熟时期。
• 模拟蜂窝网虽然取得了很大成功，但也暴露了一些问 题。例如，频谱利用率低，业务种类受限制等，最主 要的问题是其容量已不能满足日益增长的用户需求。
• 数字无线传输的频谱利用率高，可大大提高系统容量。 另外，数字网能提供语音、数据多种业务服务，并与 ISDN等兼容。
Frequency
17
第二代数字蜂窝移动通信系统-GSM
历史回顾：1992年，第一个数字蜂窝移动通信系统——欧洲的GSM （Global System for Mobile Communication）网络在欧洲开始铺设，由 于其优越的性能，在全球范围内以惊人的速度得以扩张，目前已是全 球最大的蜂窝通信系统。1993年，中国的第一个全数字移动电话GSM 系统建成开通，之后中国电信和中国联通都采用了GSM。
特点：
简单，容易实现，适用于模拟和数字信号
FDMA
以频率复用为基础，以频带划分各种小区
需要严格的频率规划，是频率受限和干扰受限系统
以频道区分用户地址，一个频道传输一路模拟/数字话路
对功控的要求不严，硬件设备取决于频率规划和频道设置
基站由多部不同载波频率的发射机同时工作
不适宜大容量系统使用
应用：模拟/数字蜂窝移动通信系统
25
第三代移动通信系统
❖第三代移动通信3G：
• 数字信令，结合移动卫星通信系统； • 业务具有全球性，可以实现全球无缝漫游； • 支持高质量的多媒体业务，支持服务等级； • 以数据通信为主，兼容第二代； • 传输速率：144Kb/s、384Kb/s、2Mb/s。
26
我国的3G发展概况
❖TD-SCDMA 中国移动 用户4.5亿
移动通信
❖第五阶段从80年代中期开始。这是数字移动通信系统 发
展和成熟时期。
• 模拟蜂窝网虽然取得了很大成功，但也暴露了一些问 题。例如，频谱利用率低，业务种类受限制等，最主 要的问题是其容量已不能满足日益增长的用户需求。
• 数字无线传输的频谱利用率高，可大大提高系统容量。 另外，数字网能提供语音、数据多种业务服务，并与 ISDN等兼容。
Frequency
17
第二代数字蜂窝移动通信系统-GSM
历史回顾：1992年，第一个数字蜂窝移动通信系统——欧洲的GSM （Global System for Mobile Communication）网络在欧洲开始铺设，由 于其优越的性能，在全球范围内以惊人的速度得以扩张，目前已是全 球最大的蜂窝通信系统。1993年，中国的第一个全数字移动电话GSM 系统建成开通，之后中国电信和中国联通都采用了GSM。
特点：
简单，容易实现，适用于模拟和数字信号
FDMA
以频率复用为基础，以频带划分各种小区
需要严格的频率规划，是频率受限和干扰受限系统
以频道区分用户地址，一个频道传输一路模拟/数字话路
对功控的要求不严，硬件设备取决于频率规划和频道设置
基站由多部不同载波频率的发射机同时工作
不适宜大容量系统使用
应用：模拟/数字蜂窝移动通信系统
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第三代移动通信系统
❖第三代移动通信3G：
• 数字信令，结合移动卫星通信系统； • 业务具有全球性，可以实现全球无缝漫游； • 支持高质量的多媒体业务，支持服务等级； • 以数据通信为主，兼容第二代； • 传输速率：144Kb/s、384Kb/s、2Mb/s。
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我国的3G发展概况
❖TD-SCDMA 中国移动 用户4.5亿
通信工程专业导论(第4-5章)[40页]
![通信工程专业导论(第4-5章)[40页]](https://img.taocdn.com/s3/m/8c8803407c1cfad6185fa712.png)
➢自动交换机为空分交换，程控交换机为时分交换。空 分交换时刻保持连接直至通信结束。时分交换则不然。
5.2.4 公共交换电话网的业务
➢用户的电话机 ➢用户交换机
➢非话业务：传真机发送的图片信号和计算机发出的数 据信号等。
33
5.3 电话网中的非话业务
5.3.1调制解调器(Modem) — 简称调解器
比特率（kb/s） 0.3 1.2 2.4 1.2
发布年份
1962 1980 1984
2.4
4.8
9.6
1984
14.4
1991
19.2
1993
28.8
1994
组成：主反射器、副反射器和馈源 原理： 优点： （1）改善了天线增益； （2）缩短了馈线长度； （3）缩短了天线尺寸； （4）减小了返馈能量。
16
4.8.3 天线的主要性能
➢方向性：天线在三维空间不同方向的不同辐射/接收能力。 对称振子的方向性图 — 在水平面上是各向同性的
理想天线 — 三维各向同性的天线，作为标准衡量。 实际天线方向图：
18
➢密码编码学：加密、解密 明文：待加密的消息 密文：加密的结果 密码：用于加密的数据变换集合 密钥：加密变换用的参数
➢密码分析学：研究如何破译密文，或者伪造密文使之 能被当作真的密文接收。
4.9.2 单密钥密码 — 单密钥加密通信系统原理方框图
19
4.9.3 公钥密码 — 双密钥密码
➢密钥分成两部分：一个公开部分和一个秘密部分。 公开部分：类似公开电话号码簿中的电话号码，每个发送 者可以从中查到不同接收者的密码的公开部分。发送者用 它对原始发送消息加密。 秘密部分：接收者有自己密钥的秘密部分，此秘密部分必 须保密，不为人知。
5.2.4 公共交换电话网的业务
➢用户的电话机 ➢用户交换机
➢非话业务：传真机发送的图片信号和计算机发出的数 据信号等。
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5.3 电话网中的非话业务
5.3.1调制解调器(Modem) — 简称调解器
比特率（kb/s） 0.3 1.2 2.4 1.2
发布年份
1962 1980 1984
2.4
4.8
9.6
1984
14.4
1991
19.2
1993
28.8
1994
组成：主反射器、副反射器和馈源 原理： 优点： （1）改善了天线增益； （2）缩短了馈线长度； （3）缩短了天线尺寸； （4）减小了返馈能量。
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4.8.3 天线的主要性能
➢方向性：天线在三维空间不同方向的不同辐射/接收能力。 对称振子的方向性图 — 在水平面上是各向同性的
理想天线 — 三维各向同性的天线，作为标准衡量。 实际天线方向图：
18
➢密码编码学：加密、解密 明文：待加密的消息 密文：加密的结果 密码：用于加密的数据变换集合 密钥：加密变换用的参数
➢密码分析学：研究如何破译密文，或者伪造密文使之 能被当作真的密文接收。
4.9.2 单密钥密码 — 单密钥加密通信系统原理方框图
19
4.9.3 公钥密码 — 双密钥密码
➢密钥分成两部分：一个公开部分和一个秘密部分。 公开部分：类似公开电话号码簿中的电话号码，每个发送 者可以从中查到不同接收者的密码的公开部分。发送者用 它对原始发送消息加密。 秘密部分：接收者有自己密钥的秘密部分，此秘密部分必 须保密，不为人知。
导论--电子信息工程ppt
可能的
内容 发展历程 技术状况 发展走向
帮助 学生了解 专业、选修专业课 电子信息类的专业设置情况 毕业后可能从事的专业技术工作领域
三. 电子信息产业的主要领域及 与学科之间的关系
➢产业分类
计算机硬件
笔记本电脑
曙光超级 计算机
信息服务业
信息检索、电子 商务和娱乐等
集成电路 生产装备
通信产业
固定通信 移动通信
内 获取 容 遥感技术
雷达 GPS定位
等
编码、调 制、检测 固定通信 移动通信 光纤传输 电波天线 微波中继
等
语音处理 图像处理 文字处理 信号处理 信息处理 神经网络 模式识别
等
信息存储
信息利用
磁存储 光存储
半导体存 储
网络存储 纳米存储
等
控制 显示 信息服务 网络信息 检索 等
四、关于电子信息技术
微电子产业
控
信息与通信工程
制
科
学
计算机科学与技术
与
工
程
光学工程
通信产业（含专业软件） 计算机硬件产业
软件产业 数字家电产业 互联网产品
光电子产业
数字媒体技术（新专业）
信息服务业
三. 电子信息产业的主要领域及 与学科之间的关系
➢导论将要介绍的相关内容
图像信息处理
与应用
通信
控制科学与工程
技术 与通
电磁波与无 线电
其归属：技术科学和应用科学。
电子信息技术属于“技术科学”和“应用科学”范畴， 它是“工学”大类各学科中涵盖面最广、渗透力最强的学科。 它和强电结合，产生了“电力电子”，它同机械结合，产生了“机械电子”。
信息技术进步与世界文明发展密切相关！
通信工程专业导论课程(第1-3章)
9日
佳 17日 筱 25日 有
10日
灰 18日 巧 26日 宥
11日
真 19日 皓 27日 感
12日
文 20日 号 28日 俭
13日
元 21日 马 29日 艳
14日
寒 22日 养 30日 卅
15日
删 23日 漾 31日 世
16日
铣 24日 敬
例如，1935年9月6日，张伯苓致电南京教育部部长王世杰， 电报全文：“为小站学田事，鱼抵京，虞晨晋谒”。电 11 文中“鱼”表示“6日”、“虞”表示“7日”。
下图中的矩形波包含许多（无穷多）个不同频率的正弦 波。
31
周期性信号的频谱：
周期性信号的定义： f (t) = f (t + T), ≤ t ≤ 注意：在上式中 t 的条件是从负无穷大到正无穷大。 周期性信号的频谱是离散的：
例：周期性矩形脉冲的波形和频谱
32
非周期性信号的频谱是连续的：
不需要两个电报员，只需要一个打字员 可以利用凿孔纸带保存报文 可以和计算机连接
15
2.8 电话通信的发明
2.8.1 电话机的发明
1876年3月7日，美国人贝尔申请的电话装置发明专利获 得批准。 初期的电话机称作磁石电话机：壁挂式、台式
16
2.8.2 电话交换机的发明
利用交换机可以减少线路数量 人工交换机：由话务员将线路进行人工连接
第1章 绪 论
1.1 早期的运动通信
运动通信 —用人力、驿马、信鸽等传送信件 驿站—传递文书人员中途暂息和住宿的地方
信鸽
1
• 1.2 早期的光通信
– 烽火台 – 信号墙
表1.2.1 波利比奥斯用的希腊字母编码表 左
通信工程学科导论
特点
无需布线，移动性强，但 易受环境干扰，传输速度 和稳定性可能不如有线通 信。
应用场景
移动电话、无线局域网 （WLAN）、蓝牙等短距 离通信等。
卫星通信技术
定义
卫星通信技术是利用地球同步轨 道上的卫星作为中继站实现全球
或区域通信的技术。
特点
覆盖范围广，可以实现全球通信， 但传输延迟较大，且成本较高。
研究和应用各种路由协议，实现数 据的高效传输。
网络安全保障
研究和应用网络安全技术，保障通 信网络的安全稳定运行。
04
通信设备开发与测试
硬件平台选择与设计
根据实际需求，选择合适的硬件平台并设计 通信设备的硬件架构。
设备性能测试
对开发完成的通信设备进行性能测试，确保 其满足设计要求。
软件开发与测试
编写并测试通信设备的软件程序，确保设备 的正常运行。
网络安全
随着通信网络的普及，网络安全问题 日益突出，需要加强网络安全防护和 监管。
5G和6G技术
5G和6G技术是未来通信工程的重要 发展方向，需要加强研究和应用推广。
物联网和边缘计算
物联网和边缘计算技术的发展为通信 工程提供了新的应用场景和机遇。
THANKS
感谢观看
DFT是数字信号处理中的重要工具，用于分析信号的频域特性，如 频率分析、调制解调等。
信息论与编码
信息量定义
01
信息量是信息论中的基本概念，表示一个事件的不确定性程度。
信道容量
02
信道容量表示信道传输信息的最大速率，是衡量信道性能的重
要指标。
编码理论
03
编码理论是信息论的一个重要分支，研究如何将信息进行有效
02
电子信息工程专业导论
– 信息系统学科：
• 信息获取，传输，处理和应用；高效可靠的无线通信，光通信系统， 卫星通信等新型接入网技术，支持多媒体业务且与互联网相结合的 新型网络信息系统
– 其他：
• 真空电子学，等离子体电子学，超导电子学，微波与天线，新型电 磁材料机理与应用，与信息安全和中医诊断相关的人体生物特征信 息获取与处理，新型探测和成像技术，图像处理与评价，生物信息 分析与处理和生物信息系统仿真研究
学科的范围（基金委）（3）
• 信息科学二处：计算机科学技术
– 计算理论，包括计算复杂性，并行与分布式处理和算法等 – 计算机系统结构，包括新型体系结构，软硬件协同设计，
计算机系统的网络结构，新型存储结构和输入/输出等 – 计算机软件，包括系统软件，软件工程，程序设计语言和
软件安全等 – 计算机应用技术，包括计算机图形学，计算机辅助几何设
计，可视化，虚拟现实，动画与仿真，人机接口技术，人 工智能，智能代理，认知模型等 – 先进的网络，包括网络体系结构，协议理论，网络中间件 和网络应用等 – 信息安全，包括安全体系结构，安全协议，信息保护，网 络信息过滤，网络攻击检测与防护，密码技术等
学科的范围（基金委）（4）
• 信息科学三处：自动化科学与技术
• 可见信息科学技术含盖面之宽、人才市场之大、发展速度 之快，都是前所未有的。
学科的范围（国务院学位办）
• 0809 电子科学与技术（可授工学、理学学位）
– 080901 物理电子学 – 080902 电路与系统 – 080903 微电子学与固体电子学 – 080904 电磁场与微波技术
• 0810 信息与通信工程
• 信息科学技术是当今社会起主导作用的科学技术，信息科 学技术的兴起和发展在我国只有近10年，现在正以史无前 例的高速向纵深发展，迎来了我国科学技术灿烂的春天。
• 信息获取，传输，处理和应用；高效可靠的无线通信，光通信系统， 卫星通信等新型接入网技术，支持多媒体业务且与互联网相结合的 新型网络信息系统
– 其他：
• 真空电子学，等离子体电子学，超导电子学，微波与天线，新型电 磁材料机理与应用，与信息安全和中医诊断相关的人体生物特征信 息获取与处理，新型探测和成像技术，图像处理与评价，生物信息 分析与处理和生物信息系统仿真研究
学科的范围（基金委）（3）
• 信息科学二处：计算机科学技术
– 计算理论，包括计算复杂性，并行与分布式处理和算法等 – 计算机系统结构，包括新型体系结构，软硬件协同设计，
计算机系统的网络结构，新型存储结构和输入/输出等 – 计算机软件，包括系统软件，软件工程，程序设计语言和
软件安全等 – 计算机应用技术，包括计算机图形学，计算机辅助几何设
计，可视化，虚拟现实，动画与仿真，人机接口技术，人 工智能，智能代理，认知模型等 – 先进的网络，包括网络体系结构，协议理论，网络中间件 和网络应用等 – 信息安全，包括安全体系结构，安全协议，信息保护，网 络信息过滤，网络攻击检测与防护，密码技术等
学科的范围（基金委）（4）
• 信息科学三处：自动化科学与技术
• 可见信息科学技术含盖面之宽、人才市场之大、发展速度 之快，都是前所未有的。
学科的范围（国务院学位办）
• 0809 电子科学与技术（可授工学、理学学位）
– 080901 物理电子学 – 080902 电路与系统 – 080903 微电子学与固体电子学 – 080904 电磁场与微波技术
• 0810 信息与通信工程
• 信息科学技术是当今社会起主导作用的科学技术，信息科 学技术的兴起和发展在我国只有近10年，现在正以史无前 例的高速向纵深发展，迎来了我国科学技术灿烂的春天。
电子信息科学与技术专业导论
电子信息科学与技术专业导论专业简介电子信息科学与技术是一个宽口径的专业，包括电子科学技术和信息科学技术与技术两项内容，学习内容涉及电子学、信息技术、计算机三大知识板块，其培养方向有些院校涉及三个方向，如无线通讯、图像传输与处理、信息电子技术等，有的院校则涵盖两个专业方向，如通信与电子系统和信号与信息处理。
总体来说，包括了通信与信息系统、信号与信息处理、信息传输与交换、信息网络、信息处理和信息控制等为主体的各类通信与信息系统。
所涉及的范围则包括电信、广播、电视、雷达、声纳、导航、遥控与遥测、遥感、电子对抗、测量、控制等领域，以及军事和国民经济各部门的各种信息系统。
本专业培养具备电子信息科学与技术的基本理论和基本知识，受到严格的科学实验训练和科学研究初步训练，能在电子信息科学与技术、计算机科学与技术及相关领域和行政部门从事科学研究、教学、科技开发、产品设计、生产技术或管理工作的电子信息科学与技术高级专门人才。
本专业学生主要学习电子信息科学与技术的基本理论和技术，受到科学实验与科学思维的训练，具有本学科及跨学科的应用研究与技术开发的基本能力。
课程安排主干学科：电子科学与技术、计算机科学与技术。
主要实践性教学环节：包括生产实习、毕业论文等。
修业年限：四年授予学位：工学或理学学士。
主要课程●学科基础课：高等数学、工程数学、大学物理等。
高等数学是由微积分学，较深入的代数学、几何学以及它们之间的交叉内容所形成的一门基础学科。
主要内容包括：极限、微积分、空间解析几何与向量代数、级数、常微分方程。
工程数学主要内容有：“积分变换”，“复变函数”“线性代数”“概率论”“场论”等数学。
大学物理，是大学理工科类的一门基础课程，通过课程的学习，使学生熟悉自然界物质的结构，性质，相互作用及其运动的基本规律，为后继专业基础与专业课程的学习及进一步获取有关知识奠定必要的物理基础。
工科专业以力学基础和电磁学为主要授课内容。
学科基础课程是为学生继续学习提供基础知识与基本理论，培养学生基本能力与基本素质而设计安排的一组系列课程或一个课程群。