1. 第一章 绪论
彭涛
pengtao@bupt.edu.cn

2. 1.1 引言
 人类社会向信息社会发展
 农业社会
 生产生活资料和必要的生产工具
 工业社会
 机器的生产和能量的生产
 信息社会
 信息的大规模采集、存储、传输、处理和使用

3. 1.1 引言
 信息
 广义信息（无确切的定义）
 是从不知到确知的过程中的内涵实体
 狭义信息（语法信息）
 基于概率论的信息熵定义：现代信息技术发展的
基础
n
H  x     P  x i  log P  x i 
i 1

4. 1.1 引言
 信息的主要特点
 不同于物质资料和能量资源，可以共享和重
复使用
 可以广泛传播
 通信技术帮助克服了空间的限制
 计算机技术实现大容量存储，克服了时间的限制

5. 1.2 通信发展简史和展望
 通信就是互通信息
 古代通信：驿站传信、烽火台
 现代通信一般指电信，即远距离通信
（telecommunication）
 电报
 电话
 Etc.

6. 1.2 通信发展简史和展望
 现代通信的主要事件
 1838年：摩尔斯发明有线电报
 1864年：麦克斯维提出电磁场方程
 1876年：贝尔发明电话
 1896年：马可尼发明无线电报
 1906年：真空管问世
 1918年：调幅无线电广播
 ….

7. 1.2 通信发展简史和展望
 1948年的两件重要事件
 仙农（Shnnon）发表《通信的数学理论》。
并进一步在60年代形成了较系统的信息论框
架。成为通信技术的理论基础
 勃拉登（Brattain）等发明了晶体管。以后
又发展成为集成电路到超大规模集成电路。
从器件上促进了通信技术的发展

8. 1.2 通信发展简史和展望
 通信的发展方向
 数字化
 远程与大容量化
 网络与综合化
 移动和个人化

9. 1.2 通信发展简史和展望
 数字化
 数字信息和模拟信息的区别：前者取值离散，
后者取值离散
 数字通信的主要优点
 抗干扰能力强，且中继时无噪声积累
 可使用现代数字信号处理技术进行处理
 差错可以控制，传输质量好
 易于加密
 易于实现设备小型化

10. 1.2 通信发展简史和展望
 远程和大容量化
 有线：明线→同轴电缆→光纤
 无线：短波→微波→卫星

11. 1.2 通信发展简史和展望
 网络和综合化
 PSTN：电路交换
 Internet：分组交换

12. 1.2 通信发展简史和展望
 移动和个人化
 目标是5W通信：任何人（Whoever）在任
何时间（Whenever）任何地点（Wherever）
可与任何对象（Whomever）互通任何信息
（Whatever）

13. 1.3 通信系统和通信网的构成
 通信技术包括以下两大方面的技术
 通信系统：点对点通信所需设施
 通信网：由许多通信系统组成多点间能相互
通信的全部设施

14. 1.3 通信系统和通信网的构成
 通信系统的仙农模型（图1.1）
 信源、信宿：信息的发送者和接受者
 信道：传送信息的通道
 编码：这里泛指把信源输出的信息变换成适
合信道传输的信号的过程。译码是其反过程。
（注意这里的编码包括信源编码、加密、信
道编码、调制等，与通常所说的编码有所不
同）

15. 1.3 通信系统和通信网的构成
 通信网模型（图1.2）
 转接设备（交换设备）：选择路由，将信息
从信源一站一站传递，直到到达信宿
 信令、协议：为通信网中传送信息，必须符
合预先制定的规程，才能保证通信成功，这
样的规程叫信令（电话网）或协议（计算机
网）

16. 1.3 通信系统和通信网的构成
 一些概念
 消息：信源想让信宿得到的信息的具体表现
形式。如一段声音，一张图片等
 信息：消息的内涵。通信中，一般不刻意区
分消息和信息
 信号：为了通信，须将消息转换成信号以利
于进行处理、变换和传送。信号是消息的载
体，一般为电信号

17. 1.3 通信系统和通信网的构成
 一些概念
 有效性：单位带宽内传送的信息量的多少。
模拟通信系统用单位带宽内能传送的电话或
电视路数表示；数字通信系统用频带利用率
（bit/Hz）表示
 可靠性：接收信息的准确程度。模拟通信系
统用接收端的输出信噪比表示；数字通信系
统用误比特率表示
 有效性和可靠性是相互矛盾的，可以互换。

18. 1.3 通信系统和通信网的构成
 一些概念
 信源编码：将信源产生的消息转换成电信号
及进一步的变换。信源编码的目的是提高通
信系统的有效性。
 模拟通信系统：通过压缩频带来提高有效性
 数字通信系统：通过压缩信源输出的比特率
来提高有效性

19. 1.3 通信系统和通信网的构成
 一些概念
 信道编码：将信源编码输出的信号变换成适
合于信道传输的信号。其目的是提高系统的
可靠性

20. 1.3 通信系统和通信网的构成
 一些概念
 复用：多个信源的输出信号变换成相互正交
的信号后叠加起来或直接送入信道。在接收
端利用正交性，将各个信号解复用。方式有
FDM、TDM、CDM
 多址接入：适应无线通信的一种复用技术，
用于区分位于不同地点的终端。方式有
FDMA、TDMA、CDMA

21. 1.3 通信系统和通信网的构成
 一些概念
 电路交换：交换设备将两用户间的电路接通
后，该电路就只用于这两个用户间的通信，
直到通信结束。这种方式适合于实时性强、
通信时间长的信息传输
 分组交换：信息被分成一个个分组进行传送，
交换设备将收到的分组先进行存储，待信道
有空时传送到下一个交换设备。这种方式适
合于实时性要求不高的突发型信息传输

22. 1.3 通信系统和通信网的构成
 一些概念
 电路交换网：如PSTN
 分组交换网：如Internet
 综合业务数字网（ISDN）：用于解决电路
交换网和分组交换网互通问题。发展到B-
ISDN阶段，采用的交换方式是异步转移模
式（ATM，一种快速分组交换）