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本书主要为刚进入通信工程专业学习的大学一年级学生介绍通信工程技术的全貌，使之对今后将要学习的专业建立初步的认识。本书从通信的范畴开始，讲述通信的发展过程，通信工程的基本概念，通信工程的主要技术，以及各种通信网的技术原理。特别对当前发展迅猛的移动通信网、互联网和物联网等给予着重阐述。本书还对通信工程专业本科所学的各门课程内容给予了简要介绍。为了适合刚入学的新生阅读，本书的叙述避免使用高等数学做定量分析，尽量做到深入浅出。本书也适合中等和高等专科学校学生作为教材或阅读，也可以作为非通信工程专业的学生选修课程的教材或参考书，以及作为对通信工程技术有兴趣的各界人士的业余读物。

目    录


 
第1章  绪论	（1）
1.1  早期的运动通信	（1）
1.2  早期的光通信	（2）
1.3  早期的声通信	（5）
1.4  通信的范畴	（5）
1.5  通信工程与通信工程教育	（6）
1.6  小结	（7）
习题	（7）
第2章  早期电通信	（8）
2.1  静电电报	（8）
2.1.1  静电的发现和检测	（8）
2.1.2  静电电报	（8）
2.2  电磁电报的肇始	（9）
2.3  指针电报机	（9）
2.4  莫尔斯电报机和莫尔斯电码	（10）
2.4.1  莫尔斯电报机	（10）
2.4.2  莫尔斯电码的国际标准	（11）
2.4.3  用莫尔斯电码发送汉字	（11）
2.4.4  莫尔斯电码的应用	（12）
2.5  印字电报	（13）
2.6  波多电报机	（13）
2.6.1  波多电报机的原理	（13）
2.6.2  波多电报机的改进和推广	（14）
2.7  电传打字机	（14）
2.8  电话通信的发明	（15）
2.8.1  电话机的发明	（15）
2.8.2  电话交换机的发明	（16）
2.9  有线电话通信的发展	（16）
2.10  有线通信线路	（17）
2.11  无线电报通信	（18）
2.12  无线电话通信	（19）
2.13  小结	（20）
习题	（20）
第3章  通信工程的基本概念	（21）
3.1  消息和信息的概念	（21）
3.1.1  信息	（21）
3.1.2  信息量	（21）
3.2  信号的概念	（22）
3.2.1  模拟信号	（22）
3.2.2  数字信号	（23）
3.2.3  信号传输速率	（24）
3.3  模拟通信和数字通信	（24）
3.4  信号频谱的概念	（25）
3.5  无线电频带的划分	（27）
3.6  信道的概念	（29）
3.6.1  有线信道	（29）
3.6.2  无线通信	（29）
3.7  信道特性对信号传输的影响	（32）
3.7.1  恒参信道	（32）
3.7.2  变参信道	（34）
3.7.3  信道中的干扰	（34）
3.8  通信系统的质量指标	（35）
3.9  小结	（36）
习题	（37）
第4章  通信工程的主要技术	（38）
4.1  调制与解调	（38）
4.2  模拟信号数字化	（39）
4.2.1  什么是数字信号	（39）
4.2.2  模拟信号数字化过程	（41）
4.3  同步	（42）
4.3.1  位同步	（42）
4.3.2  群同步	（42）
4.3.3  网同步	（42）
4.4  多路复用	（43）
4.5  多址	（44）
4.6  差错控制和纠错编码	（44）
4.7  信源压缩编码	（46）
4.8  天线	（47）
4.8.1  线天线	（47）
4.8.2  面天线	（47）
4.8.3  天线的主要性能	（48）
4.9  通信安全和保密编码	（49）
4.9.1  密码学	（49）
4.9.2  单密钥密码	（50）
4.9.3  公钥密码	（50）
4.9.4  两种简单密码	（51）
4.9.5  通信安全的重要性	（51）
4.10  小结	（52）
习题	（53）
第5章  固定电信网	（54）
5.1  电信网的发展历程	（54）
5.2  固定电话网	（54）
5.2.1  概述	（54）
5.2.2  公共交换电话网的结构	（55）
5.2.3  公共交换电话网的交换	（56）
5.2.4  公共交换电话网的业务	（60）
5.3  电话网中的非话业务	（60）
5.3.1  调制解调器	（60）
5.3.2  宽带调解器	（61）
5.4  有线电视网	（64）
5.4.1  概述	（64）
5.4.2  工作原理	（64）
5.4.3  机顶盒	（65）
5.5  小结	（66）
习题	（67）
第6章  移动通信网	（68）
6.1  概述	（68）
6.1.1  移动通信的概念和分类	（68）
6.1.2  移动通信的发展历程	（68）
6.2  无线集群通信系统	（70）
6.2.1  无线集群通信的功能	（70）
6.2.2  无线集群通信的特点	（70）
6.3  地面基站蜂窝网	（71）
6.3.1  蜂窝网的小区划分和频率规划	（72）
6.3.2  蜂窝网的组成	（73）
6.3.3  蜂窝网的发展概况	（73）
6.4  卫星基站蜂窝网	（79）
6.5  小结	（80）
习题	（81）
第7章  光纤通信	（82）
7.1  概述	（82）
7.1.1  光纤通信的发展历程	（82）
7.1.2  光纤通信的优点	（84）
7.2  光纤通信技术	（84）
7.2.1  光发射器	（85）
7.2.2  光接收器	（85）
7.2.3  光纤	（86）
7.2.4  光放大器	（87）
7.3  光纤通信的技术性能	（88）
7.3.1  系统指标	（88）
7.3.2  工作波段	（88）
7.3.3  光纤的传输容量	（89）
7.4  小结	（89）
习题	（90）
第8章  数据通信网综述	（91）
8.1  概述	（91）
8.2  数据通信网的发展	（93）
8.2.1  数据通信网的诞生	（93）
8.2.2  远程终端网	（93）
8.2.3  计算机网	（93）
8.2.4  计算机网互连	（95）
8.2.5  高速互联网	（96）
8.3  互联网	（96）
8.3.1  概述	（96）
8.3.2  互联网的历史	（97）
8.3.3  互联网的管理	（98）
8.3.4  互联网的基础设施	（98）
8.3.5  互联网的新应用	（103）
8.4  小结	（105）
习题	（106）
第9章  互联网的体系结构	（107）
9.1  体系结构概念	（107）
9.1.1  数据通信过程和协议	（107）
9.1.2  体系结构的层次概念	（107）
9.1.3  OSI和TCP/IP	（108）
9.2  体系结构各层功能	（109）
9.2.1  应用层	（109）
9.2.2  运输层	（109）
9.2.3  网络层	（110）
9.2.4  数据链路层	（111）
9.2.5  物理层	（111）
9.2.6  类比	（112）
9.3  小结	（112）
习题	（113）
第10章  互联网TCP/IP体系结构
         协议（I）	（114）
10.1  应用层	（114）
10.1.1  域名系统	（114）
10.1.2  文件传送协议	（115）
10.1.3  万维网的协议	（115）
10.1.4  电子邮件	（117）
10.1.5  基于万维网的电子邮件	（120）
10.2  运输层	（120）
10.2.1  运输层协议	（120）
10.2.2  运输层的主要功能	（120）
10.3  网络层	（122）
10.3.1  网络层的功能	（122）
10.3.2  虚拟IP网	（122）
10.3.3  IP协议	（124）
10.4  小结	（127）
习题	（127）
第11章  互联网TCP/IP体系结构 
         协议（II）	（129）
11.1  数据链路层及局域网	（129）
11.1.1  点对点信道的数据链路层	（129）
11.1.2  点对点协议PPP	（130）
11.1.3  广播信道的数据链路层	（132）
11.2  物理层	（135）
11.2.1  物理层协议规定的内容	（135）
11.2.2  RS-232-C标准	（135）
11.3  小结	（136）
习题	（137）
第12章  个人网	（138）
12.1  概述	（138）
12.1.1  个人网的种类	（138）
12.1.2  无线个人网的特点	（138）
12.1.3  蓝牙	（138）
12.1.4  红外	（139）
12.2  蓝牙通信	（139）
12.2.1  起源和名称	（139）
12.2.2  性能	（139）
12.2.3  应用	（140）
12.2.4  设备	（141）
12.3  红外通信	（141）
12.3.1  概述	（141）
12.3.2  性能	（141）
12.3.3  应用	（142）
12.4  体域网	（142）
12.4.1  概述	（142）
12.4.2  原理	（143）
12.4.3  应用	（143）
12.5  小结	（143）
习题	（144）
第13章  物联网	（145）
13.1  概述	（145）
13.2  物联网的发展	（146）
13.3  物联网的应用	（146）
13.4  物联网的关键技术	（147）
13.4.1  条形码	（147）
13.4.2  射频识别技术	（150）
13.4.3  近场通信	（154）
13.4.4  传感器	（156）
13.5  小结	（157）
习题	（158）
第14章  全球卫星定位系统	（159）
14.1  概述	（159）
14.2  基本定位原理	（160）
14.2.1  二维空间中的定位	（160）
14.2.2  三维空间中的定位	（160）
14.3  差分定位原理	（162）
14.3.1  位置差分原理	（162）
14.3.2  伪距差分原理	（162）
14.3.3  载波相位差分原理	（163）
14.4  小结	（163）
习题	（163）
第15章  通信工程专业	（164）
15.1  概述	（164）
15.2  基础课程	（165）
15.2.1  大学物理与高等数学	（165）
15.2.2  复变函数论	（166）
15.2.3  线性代数	（167）
15.2.4  离散数学	（167）
15.2.5  概率论与数理统计	（168）
15.3  专业基础课程	（168）
15.3.1  电路类课程	（168）
15.3.2  电场类课程	（172）
15.3.3  系统类课程	（174）
15.3.4  计算机类课程	（176）
15.4  专业课程	（177）
15.4.1  通信原理	（177）
15.4.2  天线与电波传播	（178）
15.4.3  计算机通信网	（179）
15.4.4  多媒体通信	（180）
15.4.5  扩频通信	（180）
15.4.6  卫星通信	（181）
15.4.7  信息论基础	（182）
15.4.8  信源编码基础	（183）
15.4.9  信道编码基础	（184）
15.4.10  网络安全理论与技术	（185）
15.4.11  通信系统仿真	（186）
15.5  小结	（186）
习题	（186）

前    言

人们通常认为世界是由物质、能量和信息组成的。人类社会的构成必须依赖人们之间的信息交流。在原始社会中，人们之间依靠声音、手势（肢体语言）和表情等进行信息交流，是直接的信息交流。在进入文明社会后，随着人们活动范围的逐渐扩大，出现了利用工具间接交流信息，例如烽火，这就是通信的起源。通信是人们利用工具间接传递信息。早期的通信简单地利用光、声传递信息，或者直接用人力、畜力传送信息。直至十九世纪人类发明了电磁现象后，开始研发了电通信（即电信），包括有线电报通信、无线电报通信、有线电话通信、无线电话通信，直至今日的蜂窝网移动通信、光纤通信、卫星通信和互联网等。
随着电信技术和应用的迅速发展，为了培养电信工程技术方面的高等人才，在世界各国的高等学校中，于20世纪初逐步设立了有关的专业；当年培养电信工程技术方面人才的专业是设置在电机（气）工程系（Electrical Engineering Department）中，并且还不是称为专业。例如，我国清华大学于1934年起在电机工程学系中设置了电力组和电讯组。电力是指利用电能去做功，例如用电动机去带动机床，因此通常称其为“强电”；电讯则是指利用电信号传输信息，电只是信息的载体，不需要用其能量，故通常称其为“弱电”。在我国各高等学校中设立“电机工程学系电讯组”的体制一直持续到1952年。此后，随着技术的发展，电机工程学系中电力和电讯领域内的技术内容日益增多，电机工程学系随之逐渐发展分裂成为多个系，系中又分设若干专业，通信工程专业就是其中之一。
通信工程专业关注的是通信过程中的信息传输和信号处理的原理及其应用。通信工程专业讲授通信技术、通信系统和通信网等方面的基础理论和专业知识，培养从事通信理论、通信设备、通信工程及通信网的研究、设计、制造、运营和管理的高级人才。
本书主要为刚进入通信工程专业学习的大学一年级学生介绍通信工程技术的全貌，使之对今后将要学习的专业建立初步的认识。本书从通信的范畴开始，讲述通信的发展过程，通信工程的基本概念，通信工程的主要技术，以及各种通信网的技术原理。特别对当前发展迅猛的移动通信网、互联网和物联网等给予着重阐述。本书还对通信工程专业本科所学的各门课程内容给予了简要介绍。为了适合刚入学的新生阅读，本书的叙述避免使用高等数学做定量分析，尽量做到深入浅出。本书也适合中等和高等专科学校学生作为教材或阅读，也可以作为非通信工程专业学生选修课程的教材或参考书，以及作为对通信工程技术有兴趣的各界人士的业余读物。
本书的第1章和第2章主要是介绍通信技术的发展历史。第3章和第4章讲解通信工程的基本概念和主要技术；这两章是为初学者介绍通信和通信技术入门知识和使初学者建立通信工程的基本概念，是需要重点学习的内容。第5章至第14章讲述各种通信网的组成和工作原理。第15章对通信工程专业开设的各门课程做简要介绍，使读者对其预先有概括全面的了解。书中将注释和参考资料用二维码标注，读者可以扫二维码获得有关内容。
本书各章之间基本上没有密切关联，便于有选择地学习和阅读。例如第1章和第2章可以自学或跳过；第9章、第10章和第11章的内容都是关于互联网的，但是可以只学第9章，而略去第10章和第11章不学。关于各种通信网的其他章节，也可以根据不同学校和不同专业的特点，选学其中部分章节。
本书由樊昌信编著，参加本书编写的还有陆心如教授、周战琴女士。本书的编写自始至终得到电子工业出版社及韩同平编审的大力支持和鼓励，并得到西安电子科技大学的支持，在此一并表示感谢。书中存在的不当和错误之处，敬请读者批评指出，不胜感谢。欢迎将来信发到：chxfan@xidian.edu.cn（来信请务必注明真实姓名、单位、职务和地址，在校学生请注明所在院系和年级；否则不予回复。） 

								 	                       编著者
												于西安电子科技大学

樊昌信，1952年毕业于北京大学，西安电子科技大学教授、博士生导师、中国通信学会咨询委员会委员。先后被评选为中国通信学会会士、中国电子学会会士、（美国）电气电子工程师学会终身会士(IEEE Life Fellow)。发表过通信工程领域学术论文100余篇、著译10余本，其中《通信原理》（1980年）一书曾获电子工业部优秀教材特等奖、国家教委优秀教材奖。《通信原理》教材先后被遴选为教育部普通高等教育“九五”、“十五”、“十一五”、“十二五”国家级规划教材。

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