通信系统/通信导论

导论

人们很容易认为现代科技能够让我们以接近光速的速度将数据传输到非常遥远的地方，这理所当然。200年前，认为我们可以在不到一秒钟的时间内从中国向墨西哥传输网页，这将被认为是荒谬的。认为人们可以通过手机进行清晰的通话，即使相隔数英里，这似乎也同样荒谬。如今，这些事情如此普遍，以至于我们接受它们，甚至不去追问这些奇迹是如何发生的。

什么是通信？

通信是研究通过各种手段传输信息的一个领域。它也可以被定义为用于传输消息的技术。它还可以被定义为在节点之间互传数据内容（语音、信号、脉冲等）。

本书适合谁阅读？

本书适合阅读过信号与系统Wikibook或具有同等信息来源的人员。本书中讨论的主题将严重依赖于对傅里叶域表示和傅里叶变换的了解。本书可用于伴随许多不同的课程，这些课程涵盖电气工程学习的三年级和四年级。假设读者具备积分和微积分的知识。读者如果了解半导体、电磁波传播等主题，可能会受益匪浅，尽管这些主题对于阅读和理解本书中的信息并非必要。

本书将涵盖哪些内容

本书将探讨几乎所有方面的电子通信，从电信号的形状到大型网络背后的问题。在当前示例的范围之外讨论这些主题毫无意义。我们有互联网，因此在讨论有关数字网络的问题时，引用这些问题到互联网上是有道理的。同样，本书将尝试至少简要地触及人们每天都在使用的每一个主要的电子通信网络。从调幅广播到互联网，从DSL到有线电视，本书将尝试展示所讨论的概念如何应用于现实世界。

本书还承认一个简单的观点：同时讨论信号和网络更容易。要在纸质书中进行这种任务需要数百甚至数千页的印刷页面，但通过维基媒体的奇迹，所有这些信息都可以汇集在一个方便的位置。

本书希望积极征求任何在以下任何概念方面有经验的人员的帮助：计算机工程师、通信工程师、计算机程序员、网络管理员、IT专业人员。此外，本书可能会涵盖所有这些主题，但读者不需要事先了解所有这些学科才能继续学习。信息将在文本中尽可能完整地展开，并在需要时提供指向其他信息源的链接。

下一步去哪里

由于本书是为三年级和四年级的学习而设计的，因此不一定有很多主题会在逻辑上紧随本书之后。在阅读和理解了这些材料之后，感兴趣的工程师下一步的逻辑步骤要么是进入行业，要么是进入研究生院。一旦进入研究生院，就会有很多不同的领域可以集中学习。在行业中，数量甚至更多。

资料划分

诚然，这是一个非常大的主题，它不仅可以涵盖多本书籍，还可以涵盖多个书架。然后可能会问“为什么我们不把这本书分成2本或更多本更小的书？”从表面上看，这似乎是一个好主意，但您必须考虑划分的确切位置。有些人会说，我们可以很容易地将信息划分为“模拟和数字”的界限，或者可以划分为“信号与系统”的书籍，或者甚至可以划分为“传输和网络”的书籍。但在所有这些可能的划分中，我们都在接受将相关信息放在多个地方。

模拟与数字

沿着模拟信息和数字信息的界限划分这些材料似乎最合乎逻辑。毕竟，这是一个“数字世界”，有抱负的通信工程师应该能够快速轻松地淘汰旧信息。然而，许多人没有意识到的是，数字方法仅仅是模拟方法的一个子集，具有更严格的要求。数字传输是使用在模拟广播和电视广播中完善的技术进行的。数字计算机调制解调器通过旧的模拟电话网络发送信息。数字传输使用诸如调制、信噪比 (SNR)、带宽、频域等模拟数学概念进行分析……出于这些原因，我们可以通过将它们保留在同一本书中来简化这两个讨论。

信号与系统

也许我们应该根据发送的信号和实际进行发送的系统来划分这本书。这有一定的道理，但如果不了解其将要发送到的底层网络的限制，就不可能设计出合适的信号。此外，一旦我们开发出信号，我们就需要开发发射器和接收器来发送它们，这些也是物理系统。

系统方法

编写一本关于通信系统的书，同时还要考虑教学法上的系统方法，这有点令人困惑。尽管使用了相同的词语，但它们并非完全相同。

这种方法几乎与上述描述（信号与系统）相同，只是它不仅限于考虑信号（在许多大学课本中很常见），还可以包括其他技术驱动因素（编解码器、激光器和其他组件）。

在这种情况下，我们对不同的通信系统（语音、数据、蜂窝、卫星等）进行了简要概述，以便学生有一个可以放置更详细（且通常是通用）信息的上下文。然后，我们可以放大数学和技术细节，以了解这些系统是如何发挥作用的。这非常适合技术主题，因为基本系统（或数学）变化相对缓慢，但底层技术往往会快速变化并出现意想不到的转折。

我想建议本书的目录重新排列，以反映这种教学法方法：首先是系统示例，然后是细节。

为什么有人会想要学习（电信）通信？

电信是一个诱人的行业，拥有一个充满异彩的、充满古怪人物的历史：贝尔、赫维赛德、开尔文、布鲁内尔等等。它充满了冒险和危险：跨越时空的冒险；从遥远的海底深处到外太空，从美国电话电报公司（AT&T）的董事会到香港证券交易所的危险。

电信曾被誉为现代的弥赛亚，也被诅咒为可悲的骗局。它创造和摧毁了帝国和机构。它宣称全球村庄，同时赞助破坏性的民族主义。它走进了普通人的生活，但很大程度上仍然掌握在“媒体”甚至“老大哥”的手中。专家们很快就会让我们沿着一条科技信息高速公路前行，目的地——未知。

电信已成为现代文明的生命线。除此之外，它还有着巨大的经济利益。

关于本书

关于本书，有几点值得一提。

• 本书的编程部分不会使用任何特定的语言，尽管我们可能会在专门的章节中考虑特定的语言。