1、一、 通信的概念,談到通信，我們每個(gè)人都不陌生。古代的烽火報(bào)警，就是把敵人入侵的消息通過(guò)烽火傳達(dá)給遠(yuǎn)方的人們(類似的例子還有抗日戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期的“消息樹(shù)”)；艦船上的燈語(yǔ)和旗語(yǔ)通過(guò)燈的閃爍和旗子的揮動(dòng)與另一艦船或港口進(jìn)行無(wú)聲的對(duì)話；,傳統(tǒng)的信函以文字形式把游子的思鄉(xiāng)之情濃縮于尺素之中，再利用郵政媒體送達(dá)家人；在各種建設(shè)工地上，工人們經(jīng)常使用對(duì)講機(jī)相互聯(lián)絡(luò)，協(xié)調(diào)工作；在電影電視中經(jīng)?？吹杰娙嘶蚓炖脽o(wú)線電臺(tái)進(jìn)行作戰(zhàn)指揮；還有電報(bào)、電傳、電話、尋呼、移動(dòng)電話、有線廣播、無(wú)線廣播、有線電視、無(wú)線電視等當(dāng)代最為普及的通信手段都是現(xiàn)實(shí)生活中我們所熟悉的通信實(shí)例。 在上述實(shí)例中我們發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是遠(yuǎn)古狼煙滾滾的烽

2、火，還是今天四通八達(dá)的電話，無(wú)論是飽含情誼的書(shū)信，還是絢麗多彩的電視畫(huà)面，,盡管通信的方式各種各樣，傳遞的內(nèi)容千差萬(wàn)別，但都有一個(gè)共性，那就是進(jìn)行信息的傳遞。因此，我們對(duì)通信下一個(gè)簡(jiǎn)練的定義：所謂通信，就是信息的傳遞。這里“傳遞”可以認(rèn)為是一種信息傳輸?shù)倪^(guò)程或方式。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信也進(jìn)入了我們的生活。通過(guò)因特網(wǎng)(Internet)，我們足不出戶就可看報(bào)紙、聽(tīng)新聞、查資料、逛商店、玩游戲、上課、看病、下棋、購(gòu)物、發(fā)電子郵件。網(wǎng)絡(luò)通信豐富多彩的功能極大地拓寬了通信技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，使通信滲入到人們物質(zhì)與精神生活的各個(gè)角落，,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚慕M成部分

3、，有關(guān)通信方面的知識(shí)與技術(shù)也就成為當(dāng)代人應(yīng)該了解和掌握的熱門(mén)知識(shí)之一。在這里我們所討論的通信不是廣義上的通信，而是特指利用各種電信號(hào)和光信號(hào)作為通信信號(hào)的電通信與光通信。作為一門(mén)科學(xué)、一種技術(shù)，現(xiàn)代通信所研究的主要問(wèn)題概括地說(shuō)就是如何把信息大量地、快速地、準(zhǔn)確地、廣泛地、方便地、經(jīng)濟(jì)地、安全地從信源通過(guò)傳輸介質(zhì)傳送到信宿?！巴ㄐ旁怼本褪墙榻B支撐各種通信技術(shù)的通信基本概念和數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)。,二、 通信系統(tǒng),1.2.1 通信系統(tǒng)的定義與組成 用于進(jìn)行通信的設(shè)備硬件、軟件和傳輸介質(zhì)的集合叫做通信系統(tǒng)。需要強(qiáng)調(diào)的是，過(guò)去對(duì)通信系統(tǒng)的定義沒(méi)有軟件部分，但隨著計(jì)算機(jī)進(jìn)入通信系統(tǒng)，通信軟件就成為組成通信系統(tǒng)

4、的基本要素，因此我們?cè)诙x中加入軟件這一模塊。,從硬件上看，通信系統(tǒng)主要由信源、信宿、傳輸介質(zhì)和收信、發(fā)信設(shè)備五部分組成，如圖11所示(注意，圖中的干擾可以理解為是通信系統(tǒng)的一部分，因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中，一個(gè)通信系統(tǒng)無(wú)法徹底消除干擾)。,圖11 模擬通信系統(tǒng)的一般模型,比如電話通信系統(tǒng)就包括：送話器、電線、交換機(jī)、載波機(jī)、受話器等要素。廣播通信系統(tǒng)包括麥克風(fēng)、放大器、發(fā)送設(shè)備、無(wú)線電波、收音機(jī)等。兩個(gè)通信系統(tǒng)實(shí)例示意圖如圖12所示。,圖12 通信系統(tǒng)實(shí)例示意圖,三、 常用的通信手段,了解了通信、通信系統(tǒng)和通信頻段等基本概念后，下面我們介紹完成通信任務(wù)的具體手段。根據(jù)當(dāng)前通信技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用情況，我

5、們把通信手段歸納為以下幾種：,1.電纜通信 電纜通信是出現(xiàn)最早的通信手段，用于長(zhǎng)途通信已有60多年的歷史，在通信領(lǐng)域占有突出的地位。所謂電纜通信就是利用單根(同軸電纜)或多股導(dǎo)線作為傳輸介質(zhì)的通信過(guò)程或方式，主要采用模擬單邊帶調(diào)制(SSB)和頻分復(fù)用技術(shù)，常用于電話、傳真、電報(bào)等領(lǐng)域。,2.短波通信 短波通信也是一種傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程通信手段。在衛(wèi)星通信出現(xiàn)以前，一直是陸、海、空中遠(yuǎn)程通信的主要手段。除了短波廣播之外，短波通信主要用于軍事領(lǐng)域。美軍在1979年修改的綜合戰(zhàn)術(shù)通信計(jì)劃中就強(qiáng)調(diào)了短波通信的重要地位，把它列為第一線指揮通信手段，并在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，與法國(guó)等國(guó)都優(yōu)先大量采用短波通信來(lái)滿足戰(zhàn)術(shù)通信的

6、要求。,20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，許多新技術(shù)新器件應(yīng)用于短波通信，諸如短波自適應(yīng)通信技術(shù)、自適應(yīng)調(diào)頻技術(shù)、線路壓縮擴(kuò)展技術(shù)及新型短波調(diào)制解調(diào)器等，使得短波通信的面貌大為改觀，可靠性不斷提高?？梢灶A(yù)見(jiàn)，短波通信將以其部署快速、抗毀性強(qiáng)、機(jī)動(dòng)性好、通信距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)而成為軍事通信中的“主力軍”。,3.微波通信 微波通信始于20世紀(jì)60年代，它彌補(bǔ)了電纜通信的缺點(diǎn)，可到達(dá)電纜無(wú)法鋪設(shè)的地區(qū)，且架設(shè)容易、建設(shè)周期短、投資低于同軸電纜。目前，模擬電話微波通信容量為每頻道6000路。美、俄、日等國(guó)的長(zhǎng)途電話、電視節(jié)目主要采用微波通信。美國(guó)約有數(shù)10萬(wàn)千米

7、的微波中繼線路，前蘇聯(lián)最長(zhǎng)的一條微波中繼線路為1萬(wàn)多千米。,模擬微波通信主要采用SSB/FM/FDM等調(diào)制技術(shù)，早期的數(shù)字微波通信大都采用BPSK和QPSK調(diào)制。為了提高頻譜利用率、增大信道容量，現(xiàn)正向多電平調(diào)制技術(shù)發(fā)展，比如，16QAM、64QAM、256QAM和1024QAM等多電平調(diào)制。采用多電平調(diào)制技術(shù)，在40MHz的標(biāo)準(zhǔn)頻道內(nèi)，可傳輸19207680路PCM調(diào)制數(shù)字電話。 我國(guó)目前約有10余萬(wàn)千米的微波中繼線路，其中3/5用于通信，2/5用于傳輸廣播電視節(jié)目。,5.衛(wèi)星通信 衛(wèi)星通信是利用衛(wèi)星做轉(zhuǎn)發(fā)站的無(wú)線通信，其特點(diǎn)是通信距離遠(yuǎn)、覆蓋面積大、不受地形地貌的限制、信道容量大、建設(shè)周期

8、短、可靠性高?，F(xiàn)在很多大城市的有線電視節(jié)目中的中央臺(tái)和外地臺(tái)大多是通過(guò)衛(wèi)星傳送的。,6.移動(dòng)通信 顧名思義，移動(dòng)通信就是在移動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行的通信，是現(xiàn)代通信技術(shù)中發(fā)展最快的一種通信手段。移動(dòng)通信的歷史并不短，在反映二次世界大戰(zhàn)的電影中我們看到的士兵隨身背著的步話機(jī)(一種小型移動(dòng)電臺(tái))和汽車中的小型電臺(tái)以及與飛機(jī)和艦船的通信就是早期的移動(dòng)通信。上述微波通信、光纖通信、衛(wèi)星通信和移動(dòng)通信我們會(huì)在第三篇作比較詳細(xì)的介紹。,四、通信技術(shù)發(fā)展史,自19世紀(jì)初電通信技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，短短的100多年時(shí)間里，通信技術(shù)的發(fā)展可謂日新月異?！扒Ю镅邸薄ⅰ绊橈L(fēng)耳”等古人的夢(mèng)想不但得以實(shí)現(xiàn)，而且還出現(xiàn)了許多人們過(guò)去想都不

9、曾想過(guò)的新技術(shù)?；仡櫷ㄐ偶夹g(shù)的發(fā)展史有利于我們更好地了解與掌握這門(mén)科學(xué)知識(shí)。下面我們給出通信技術(shù)發(fā)展歷史簡(jiǎn)表。,表14 通信技術(shù)發(fā)展歷史簡(jiǎn)表,表14 通信技術(shù)發(fā)展歷史簡(jiǎn)表,根據(jù)各種通信技術(shù)在通信發(fā)展史上的地位、作用以及對(duì)人類社會(huì)的影響，我們對(duì)過(guò)去的100多年通信技術(shù)的發(fā)展歷史進(jìn)行了概括性的總結(jié)，認(rèn)為有10項(xiàng)重大通信技術(shù)值得人們紀(jì)念，并以此結(jié)束本章的內(nèi)容。 (1)摩爾斯發(fā)明有線電報(bào)。有線電報(bào)開(kāi)創(chuàng)了人類信息交流的新紀(jì)元。 (2)馬克尼發(fā)明無(wú)線電報(bào)。無(wú)線電報(bào)為人類通信技術(shù)開(kāi)辟了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。,(3)載波通信。載波通信的出現(xiàn)，改變了一條線路只能傳送一路電話的局面，使一個(gè)物理介質(zhì)上傳送多路音頻電話信號(hào)成為可能。 (4)電視。電視極大地改變了人們的生活，使傳輸和交流信息從單一的聲音發(fā)展到實(shí)時(shí)圖像。 (5)電子計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)被公認(rèn)為是20世紀(jì)最偉大的發(fā)明，它加快了各類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。 (6)集成電路。集成電路為各種電子設(shè)備提供了高速、微小、功能強(qiáng)大的“心”，使人類的信息傳輸能力和信息處理能力達(dá)到了一個(gè)新的高度。,(7)光纖通信。光導(dǎo)纖維的發(fā)明，使人們