【空军工程大学】通信原理（完整版共56集）

各位同学大家好，我叫陈书欣。今天有幸给大家上通讯原理这门课。这门课是咱们学校的一门国家基金评课。对于一个学校来说，能有一个国家基金评课就代表我们的教学层次已经达到或者接近咱们国家的教学的顶尖水平。

对于通讯原理这门课，在我们学习过程当中，我们是怎么把它定位的，大家可以看这个图。同一原理，我个人认为它在我们电子信息类这个专业学生当中，整个学习过程当中它起到一个桥梁作用。

什么桥梁作用呢？就是说它使得我们的理论学习和我们后面的专业学习（基础学习或者专业基础学习到后的专业学习）起到一个桥梁作用。

这个怎么理解呢？咱同学都学过信号系统吧，学过摩电数字电路吧，对吧？那我还有个问题，咱们学完信号信息系统之后，咱们想过没有这门课干什么？能干什么？想清楚干什么吗？这个课你能明白吗？

很笼统，说的比较高，说的非常对，其实说的应该是这样：我们在学完信息系统以后，我们都讲了这样一个概念，我们学会一种理论的分析思路，什么分析思路呢？

我们把一个系统的输入和输出它是什么关系，咱是不是搞清楚了，对不对？

时域上说是个卷积关系，频率上说是弗雷变换，对不对？频率上说拉布拉斯变换，离散到Z变换对吧？最后落脚点说实话，学完这门课以后，其实我们并没有落到我们具体工程上来。

我们掌握一种方法，明白吧？这是我们这个学专业基础课解决的问题。那么接下来，我们后续要学的这么多门专业，咱们是通讯类的学生，对吧？

要学习移动通讯、卫星通讯、短波通讯等等一些通讯。

那么说这个时候，那都是些设备，我们实际工程上要用的。而这些东西都是一个一个提炼，比如咱们在座各位用的手机，我们会用手机，

但是回过头来，谁会拿信号系统的概念来分析手机的工作原理，你会吗？

你应该会，别着急，什么时候会学完我这门课就会了，明白吧？

虽然说你会用信号系统的概念把手机的通讯过程全部掌握起来，但是你的通讯的理论没有。

你没有把通讯理论跟它连到一块，你信号系统在这放还是没有踏到具体工程上。所以说，我把这门课定义为一个桥梁课。

就是学完我这门课以后，我们就能很专业的说，我是通讯工程的毕业生。明白吧？所以说这就是我们起到的一个桥梁作用。解决问题呢，后续的一些专业问题就是我们起个桥梁作用。

那么这个课有什么特点？课程有什么特点，对吧，这个特点很有意思啊：概念多，理论性强，体系完善，实际工程观念明显。

你看，注意前面一句话是个概念，后面又是个概念，两个矛盾。

前面讲的是理论，后面讲的是实践，两块东西，对吧。所以说我这门课既有点你们学过信号系统的影子，

对吧，同时你们学完以后到我这门课后面将对你们的，比如说移动通信系统怎么分析，将会有一种方法论就出来了。

所以说，它的特点是这样。那么有了这样一个特点，必然在学习过程当中有我们一个学习和教学过程的理念。

教育学的过程，我教书的理念，我个人认为理念叫做什么呢？理论工程化，工程理论化。

所以说像我的今后，大家咱们都朋友了，都认识了，对吧，师生官也都朋友了。

那么今后遇到一些理论性的问题，我们把工程实践解释出来，遇到一些工程性的问题，我给你提到一个理论高度。

最简单一个例子，咱们举个例子来说明，比如说咱们都用手机，对吧？手机呢，天线怎么设计的，想过没有？

里面的，现在手机怎么还有，还有咱们屏蔽盒呢，还有有塑料工程塑料的盒子，是不是？

还有铁盒的，那咱就想了，现在想了，漂亮来说，铁盒的是不是好，对不对？

我们说按照我的理解，就是按照电波传播理论，谁好呢？

你们以前想过这个问题。广追求，我这个铁壳多好啊，对不对？这不是一个实践上的理论吗，对吧？接下来，

那么铁壳要解决什么样的问题？为什么还要铁壳呢？铁壳手机为什么还要铁壳手机呢？

那解决问题，什么问题呢？好了，我的天线设计就要有个讲究了，就个技巧了。

我天线水平达到一定的水平，我是不是天线才能设计在一个铁壳手机里头，对不对？

那么说塑料手机是不是简单一些，对吧？那你咱们就看价钱了，哪个贵哪个便宜，你们自己去看看，对不对？

所以说呢，这就是说一个就是实际工程上一个事儿，我们想想理论，我给你解释理论上一个事儿，想到工程上一个事儿。

一会儿我们就会讲到。对吧，学习方法这点我借用别人的一句话，咱们曾经跟老校长田副校长说过一句话，我把它引用到这儿：用已知去解决未知，明白这意思吗？

我们这门课学习过程当中，我不希望大家在学习过程当中遇到的任何一个问题你都给我回溯到高等数学，回溯到初等数学。

我不需要你回溯那么远，我需要你回溯什么呢，回到哪里呢？我希望你学我这门课遇到问题呢，回溯到信号信息系统，我们有这个基础，明白吧？

实际分析，卷积，拉布拉斯变换，是不是这变换用这种方法和手段解决我数学问题，解决我的工程问题。

所以说，一定要站在已知的条件下解决未知的问题。同样，由于我们这门课系统性又非常强，整个体系系统性又非常强。

那么这个时候，我就希望你们用前面章节的内容去解决后面章节内容问题。比如说，我们在第二章讲到噪声，对吧？

讲到信号造生混到信号，它是什么样的一个分布，咱们下次课就要讲这个事。那么这个问题解决以后，我们接下来就会用到哪里呢？

就会用到我们后续的基带信号分析，性能分析，平带信号性能分析就会用到这边来了，明白意思啊？

而不是说你再回过头来走到概率论理论来给我推导这个过程。这就是我理解的用已知解决未知的问题的一个思路。

所以说希望大家在学习我这门课过程当中，学习方法要把握好。

讲了这么多，由于咱是第一节课，花了十分钟时间给大家专门把这个课介绍一下。那么接下来，我来讲这一节课的内容。

本次课讲解本章本这本书的第一章，也就是说，通讯原理概述。我们讲这以下几个问题：

第一个问题，通讯的基本概念。咱们说实话都用手机呢，那到底什么通讯，通讯是干什么，这是第一个问题。

第二个问题，通讯干什么以后呢，系统是怎么组成的，系统是怎么组成的第二个问题。

第三、四个问题，留作大家自选，留着去自己下来看看资料。

五、六两个问题，给出了这本书我们要衡量这个系统的性能指标的介绍，要介绍我们信息传播，要请他信道介绍。

所以说这次课两个小时我要介绍五个问题。

现在来看第一个问题，什么叫通信？我这给出来了，通讯是指一地向另外一地消息的有效传送。

挺简单一句话是吧？挺简单，能看出里头内部含义吗？挺有意思，三层含义，三个含义缺一不合。

什么呢？通讯是一地向另外一地，注意第一个含义三要素，通讯的一定要什么呢？异地，异地，明白意思吗？

我跟我的通讯不叫通讯，我告诉我自己今天晚上去哪里的，这不叫通讯嘛，我告诉你，是不是异地，对吧？

第一个要素叫异地，第二个叫消息，通讯的时候要有消息，要有信息，对吧？

那么什么叫消息呢？我告诉你，今天晚上六点钟你们吃饭，时间六点钟开饭，时间以后去你们食堂吃饭传递这个消息没人理我，对吧？

一会儿我告诉你，今天晚上由于停电没有饭吃，有这位同学就是你请我们大伙吃饭。

笑什么，笑啥呢？比较我两次做的实验，刚才做了个实验，第一个实验没人理我，第一个实验没人理我吧，第二个实验大伙笑了吧，笑什么呢，有消息嘛，这个消息还挺好，小道消息明白吧。

第一个消息没啥关系，我肯定知道吃饭，对不对？这就是说什么呢？传递时候一定要有消息，咱们交流店不停在走，政权波包含消息，没有，没有明白吧？

所以说消息要第二个要素就是消息，第一个要素是异地，第三个要素还要有效的传播。

还有有效的传递，当然了，如果我在这自言自语话音很小给你们讲课，你们的条件是听不到我说话，消息是不是没传递了。

所以说这三点告诉了我们到底什么叫通讯，三要素缺一不可。这就是通讯，不知道大家在听我这门课前考虑过这个事。

对吧，为了让人家更深刻的理解我这个讲的通讯的概念，我给大家了一张图，挺有意思一个小漫画，对吧？

但是这张图包含了现代通讯的所有行业，不要小看这张图，非常好。从这能看到什么呢？

我们首先看到一个奔驰的火车，说明我们要在火车上是不是实验通讯，这叫什么？通讯移动通讯。

你们比我还专业，对吧？第二个不小心天上有个卫星，卫星通讯，对吧？移动通讯怎么干的呢，大家注意看通过不同的基站，发现没有？

有2.5代的，有3G的，各GPS都有不同的体质，不同的信号，我们构成了一套移动通讯系统，它们又体现在基站上，对不对？

这个时候给我们一覆盖在蜂窝里头，我们畅游，因此从西安到北京很容易通讯了，对吧？移动通讯解决，

但是大家注意，移动通讯不是说平白无伦，大家注意看，移动通讯后头又挂了几个什么呢？小的电缆，看到没有？

看到没有，小的电缆图，说明什么东西？我们说了对了，你说的太专业了，但是这边可能不是光纤，有线通了，架空线对吧？

光纤埋地上挂山上也有，对不对？也有，对吧？那么这样的情况就告诉你们啊，我们移动通讯不是说我们信号到了基站以后，我们俩就通上了。

这一定是通过我们的中基线把基站连在一起，我们是不是通讯上了，对不对？那么说这里头是有线无线卫星移动是不是全有了，对吧？

所以说不要小看这个，所以说你也就是我说这个话，什么意思呢？我在英宇山他们是第一次见证，也第一次课我非常想把我们前面的理念告诉大家，

叫做工程理论化，理论工程化。就希望大家注意咱们现在许多许多那个电视转播呀，都是非常具有通讯理念的。

大家注意看，奥运会的转播用了什么通讯设备。下面的作业回去给我做，咱们再看一看咱们中国人登珠峰，登珠峰实况转播用的是什么样的通讯设备，

大家回去看。我们记着有一个登山运动员背了个微波设备一直扛着，是不是，向下通讯到下头。

以后另外一个扇头站着有又一个微波接地基接住他，然後再往下走，终于到大白营；大白营一个锅，

是不是上行了？上行了以后传递给全国人民，看到了咱们登珠峰的实况转播，

以前实现不了啊，现在是不是实现了？所以说我希望大家在学我学完我的课的过程当中，就是你们回到家以后再看那些事情，

希望你带着这个思路去看。但是我可以跟大家说，现在许多的大型的晚会、大型的体育节目，大型的运动，他们用的通讯手段非常先进，希望大家注意。

这是我们讲的通讯。讲到这以后呢，咱们说的说太远了，拉回来啊。

那么我们这门课讲的是什么？通讯讲的电通讯，通讯手段很多，光通讯，其余等等手声音很多很多，我们讲的是电通讯。

我们讲的是通过电信号或者是光信号从一地向另外一地有效传送。所以说你们前面学的信号系统的知识，是不是在我这就能用到了，对不对？

用他的知识解决我的问题。那么说如果我们领略了通讯是什么东西以后，我们初步了解了，对吧？

咱看了一张图了。我先把通讯进行分类，按照分类简单的分类，按照全初介质来分类，分为有线通讯和无线通讯，对吧？

有线通讯和无线通讯，有线通讯我们能看得见摸得着的，无线通讯通过电子波方式进行传送，对不对？

分为有线通讯和无线通讯，按照信号传输的特征，我们把它分为什么呢？数字通讯系统和模拟通讯系统。

这个事儿呢，咱们后续一会儿再强调。对吧？对于我们通讯系统来说，如果它里头传送的是数字信号，我们往往把它称为叫数字通讯系统，

如果里头传送的模拟信号把它称为一个模拟通讯系统。比如说我们现在用的对讲机，大部分对讲机那些基本上都是模拟通讯模式，对吧？

但是我们的手机呢？手机呢，数字就是什么意思呢？手机的第一个动作，当把话音出来以后，我就把这个话音数字化，

然后在数字蜂窝系统里头是不是传送方式完全不一样。大家不要看两个长得挺像，完全不一样。

这个是要根据信号的传输。还有什么呢？你们可能不太注意了。比方说咱们固定电话，这个东西到底是模拟还是数字？

有人说是模拟，因为我打出电话说出声音就是我模拟的，对吧？有人说是数字的，为什么呢？

我听说一个词叫成空数字电话，那到底是模拟还是数字的？别着急，我们这本书后续专门拿一章来解决这个问题。

正是由于我们在传送过程当中，把这个通讯系统的分类这样分析的下去，所以说我们后续将用十张的内容扣去这张，

有九张的内容呢，给大家专门讲解通讯系统不是说一点点，是一大片。接下来按照调制方式来分，分为基带信号和平带信号，对吧？

平带信号调到某个波段去传送，基带信号就是原信号，是不是就传送了。见过没有？没见过不知道不认识。

说的太好了，其实见过是因为咱们说知识水平不到，有些见到了也当作没见到。看哪里？

回到家以后看你们家的电视后头的插座，电视后头的插座有视频音频的，想起来没有？

剛才咋没给我想起来，视频音频的是什么信号，基带信号？还有一个圆圆的记住了，有线电视说得太对了。

你注意观察了那个白线，是不是对不对？听着吧，那个咱们说了，那个是什么呢？调制信号频带，调制信号频带传输的对吧？

你为什么呢？你们想过没？你看视频音频呢咱们是不是通常接在碟机上，对吧？

一个碟机就是这个碟机播放就这么回事了。

那么那个白线呢，插上以后按照咱们说不在布装低顶层，就说老的电视是不是能收四五十套节目。

那么一根线怎么能收四五十套节目呢？想没想过？

咱们学过高频，说过不同频率传送，这是不是就是频带信号，生活中都有你们没有提炼。

接下来跟着业务不同分为话音通讯、非化物通讯，这个分法过于古老，过于古老。

因为随着时代发展到了今天，我们经常听说一个叫什么通讯呢？叫多媒体通讯。

听说过没有？什么叫多媒体通讯，就是说可视电话，还有啥？聊聊天，Facebook对吧？视频聊天，是不是QQ？

太好了，我就等你说QQ了。咱们就说几个事，电话、这个时候我们打电话是不是实时的话音传送？对吧？

这个时候，那你到底传的话音呢？还是传的是数据？停下，先别说QQ，打完一个以后发送，是不是出去了，一包数据，是不是一包数据？

那么肯定是非化物的。那么化物通讯要求什么呢？速率不是很快，但是是不是连续的数据通讯，有什么特点呢？

时间不是连续的，是不是很快的发出去，明白吧？那么在以前通讯里头就把它这种两种通讯分为化物和非化物通讯。

那么现在随着咱们技术发展捅到一块，就叫什么呢？多媒体通讯。所以说以后呢，大家注意，就很少按照这种分法。

这是早期分法。最后一个按照这个收发性质是否运动，我们定义为移动通讯和固定通讯，这都明白了。

咱们家固定电话是固定通讯，移动通讯咱们手机固定通讯和移动通讯有啥区别，一个可以动，一个不可以动。

这是没学好通讯原理的通讯，我学好通讯原理就会发现移动通讯号长一点，固定通讯号短一点。

为啥别笑，咱为啥不知道？那么移动通讯是不是我全国就唯一这一个号，对不对？

你到哪都是不是这一个号，没说两个号吧固定通讯它通过什么来区分呢？区号来区分。

这区号就告诉你你这个电话只能在这个区里用，只能在西安地区用，一到北京，是不是这个号码不能用了？

是不是固定可以分词了，移动通用是不是我拿一个号哪都能用了？这不是实际问题，咱们理论提升了，对不对？

所以说呢，希望大家慢慢慢慢学会我们这种分析理念或者分析思路，

好吧，分析理念分析都建立起来以后， 这个时候我们再看一些现象的时候我们的水平就上来了，我们就知道我们在学的是什么东西，

并且我们也会给别人很有幸福的一些塑造。接下来还可以按什么分呢？还可以按频段分。

频段很多呀，一看大家有点晕啊，对吧？其实你们都学过，如果按频段分，我们得到了这样一个概念。

那么说频段跟那个波长有什么关系呢？我们说了，Number等于多少物理学的F多少，是不是也就说明频率越长波长怎么样越短。

C代表光速，C代表光速，而波长咱们在中学物理当中学过波具有一种扰射功能，它的扰射机理是这样。

当障碍物与这个波长差不多的时候，准确是差不多的时候，某个数量级的时候，我是不是能够绕过去？

当我的波长比它大时候更能绕过去，波长小了，是不是绕不过去了，对吧？

因此长波长波具有很强的绕射功能，是不是长波就有很强的绕射功能，跟家用物比较，对吧？短波，对吧？

那么说我们讲了就是绕射功能就差了，对吧？因此来看看我们这里说的长波的应用。

大家不要把每个都看到，我觉得没有意思。我们看应用模式不一样。在中低频就中频以下低频部分，我们的应用背景，

什么都是做一个远距离的长波通讯，海上在用，对吧？再看他的波长，大概十的三字方到十的四字方，多少？

一千米到一万米高度，咱们想一下地球上最高峰，也是中老马峰，是不是八千米，八百四十八说的很对。

但是那是绝对高度，对吧？海面上突起一个一千米的高度，是不是也挺费劲，对吧？

因此这个波长是不是就有饶舌功能了，想到了没有？好，再往下走。中国几百米几百米三兆到30K到三兆这个波段，这叫中波，用在什么呢？

调幅广播、移动业余无线电上你们学过这个频段的知识没有，没有。

那我问你一下，咱们学高频的时候 AM 调整大概多少，AM 听说过没有？听说过频率大概多少，忘了530多K是不是到160K，是不是这段？

53到160，是不是就在这段，是不是就在这段？其实你们这段调频广播就用的是这段，对吧？

那么接下来再往下走，再往下走我不小心跳过一部分，我把高频 HF 跳过去，我往下看。

升高频，高频我一会儿再说，甚高频这段30兆到30兆，

你们学过，用过什么东西在这段调频广播，调频广播FM频率多少87.6到108兆对不对，你之所以70多你是用的是学校的一個校園廣播。

同学跟我说了，是不是对吧？你這87.6是真正的调频广播界这一段。

大家注意到没有，这两段频率调收音机为啥用这两段不同的频率多浪费啊，

用一段不就完了吗？为啥不能这么分用这两段？

咱们同学家里头有沒有住在山區的同學，有同学家住山区，山区你修调频广播好说，不要听什么广播调幅，

为什么？距离看看看对了吧，饶舍功能调频广播在哪用城市里用，小范围用对不对？

当你的进山以后，进到秦岭以后对不起， 只能用调幅广播，明白吧？

在这两者之间又有一个广播，叫做高频，我们有时候就短播3兆到30兆这段，

挺有意思，这段电磁波传播在大于30兆以后的，它是视距传播，但从3兆到30兆，这一段，它既有视距传播。

但是它又会受到电离层的反射，明白吧？电力层反射以后，这就出现一个短波通讯，短波通讯。

短波通讯，说实话远了，咱看这美军那个车前头弄个边状天线两三米高，三米多高短波电台，军用短波电台，

短波电台通过咱们电离层一跳，这种反射能传送上一两千公里，一千五百公里轻轻松松，两三千公里有时能达到，对吧？

它是用什么呢？通过电离层一遍一遍反射过来的，咱们晚上听的《美国之音》，对吧？

那个台子肯定没搭在咱中国大陆，在哪呢？外面海外通过电能反射进来的呀，对吧

这就是说短波在这事件中给你分开了吧？所以说再看你那个收音机，咱们同学说七波段收音机，九波段收音机，
同学能给我说，那九波段是什么？九波段不你知道不？

九波段谁知道九波段有哪九波段没用过都胡说，用过九波段是这样分的，一个 FM，一个 AM，剩下七个全是短波，明白吧？

回去自己看去，为什么是这样呢？因为短波白天晚上不一样，因此有个夜频和昼频，关于这个知识专业课里头学的我讲到此为止。

往下讲，好的，这是我们这样往下走的，就是短波、超短波这个地方往下走再往下走300兆到3G，这不就成功了。

咱们啥都，我听到底下同学说大声说，什么东西移动通信很好，频率多少？3G手机是G代表三代的意思。

咱们手机是90兆到180兆900兆一个频点，一个180兆一个频点，明白这意思吧？

所以说你们看，你们现在刚入到咱们专业技术课，所以说有些知识不明白很正常，没关系，这很正常，慢慢咱们就明白了。

所谓3G是三代，对吧？2.5G是GPS是2.5代，咱们现在手机用的都是3G手机，它频率在哪呢，通常在180兆左右一千八百兆左右一千八一千九都有九百兆，这个范围内。

所以说在这个地方用作我们移动通讯，还有一个很重要的东西，为大家简单介绍一下。

咱们大家现在经常用到GPS接收机，GPS接收机它是也在这个范围内，1.5个G范围内，明白了吗？

所以说这一段呢，主要用在这些方面，因此呢，应用背景就是这些。

那么再往下走，三级以上，这个时候注意看它的波长，大家注意看波长分米，对吧？

我们通常在分米波，对吧？米波，分米波，这个时候呢，我们讲了这个时候，它的扰射功能很差了，它经常是被阻断，对吧？

但是呢，带频率很高，带宽很大，是不是传球速率？什么时候用卫星通讯能用卫星通讯呢？C波段、S波段。

再往上走了，C波段、S波段、K波段、KA波段、KU波段，好的，就这块，明天再往上走30兆到30G，

这时候呢，就用到咱们的射电望远镜、雷达上了，对吧？就现在属于高速通讯有可能用再往上走就逛通讯了。

就这样来看，我讲了这个表花了很长时间，大家是不是对我们通讯有一个基本的概念，对吧？

其实很简单一个东西，只是说我们没有总结这个表，

其实用咱们的普通物理的知识和高频知识，是不是也能够完全解释？因此我们在这里头按照频率比较科学的把它划分了许多类许多类。