《画说通信原理》将高等学校电子信息工程、通信工程、自动控制、网络工程、物联网工程、计算机科学与技术等专业的经典专业课程通信原理分为通信的基本概念调制和解调编码和译码数据通信四个章节，采用通俗易懂的语言，结合日常生活实际，并辅以大量的原理图和类比漫画，有的放矢地对学习过程中会遇到的40个问题进行了详细讲解，以期达到让读者在轻松愉悦的状态下了解和掌握调制、解调、编码、译码、同步、协议等通信原理基本知识的目的。
《画说通信原理》是一部集知识性、趣味性、理论性、技术性及艺术性于一体的图书，可作为高等学校相关专业的参考用书，也可作为中学生及其他人群的科普读物。
结合交通与生活实例，用漫画加文字讲解通信原理。
（1）内容有的放矢，功能明确实用。
采用问答形式，尽量减少教科书中的定理推导过程，以定性描述和诠释为主。
（2）文字简明扼要，语言通俗易懂。
为适合低龄读者，尽可能地将枯燥难懂的理论和技术知识，用通俗易懂的语言简明扼要地描述出来。
（3）举例生动多样，诠释准确有趣。
采用与通信具有类比性的交通实例及生活现象解释通信理论概念，使读者更容易理解并掌握。
（4）插图丰富形象，漫画新颖风趣。
将知识点与难点尽可能地图示化，并用漫画形式表现出来。
亲爱的读者，您好！
首先介绍一下本书的主人公土拨鼠皮皮，还有一起学习的同学：聪明猫圆圆、胖胖猪壮壮、黄毛猴蛋蛋和乖乖兔静静。
希望您能够喜欢他们，并与我们一起探索通信原理之谜。
1. 为什么要学习通信原理
如果把美国科学家、画家塞缪尔·莫尔斯作为现代通信技术之父的话，那么从他1844年5月24日在华盛顿国会大厦最高法院会议厅用自己发明的电报机向巴尔的摩发送世界上第一封电报算起，现代通信技术已经走过了近200年的历程。古人憧憬并想象的千里眼和顺风耳等超凡功能也在这个历史进程中一一实现。通信技术不但在社会生产和军事国防等领域发挥着巨大作用，而且逐渐渗入人们日常生活的方方面面。
（1）电子交流。人与人之间的信息和情感交流由于生活和工作节奏的加快，从面对面谈话、登门拜访、信函通信等传统方式更多地向电子交流方式发展，可视电话、电子邮件、网上聊天、网上交友已渐渐成为现代人的日常生活。
（2）电子商务。电子商务就是可以通过网络进行的所有人类经济活动的总和。有了电子商务，人们不用再为进货销售东奔西跑，不用再为生意合同频频会面，不用再为付款、催账而成为银行的常客，足不出户即可在分分秒秒之间完成这些昔日耗费大量精力和物力的商务活动。尤其是在对外贸易活动中，电子商务扮演着极为重要的角色。同样，对于喜欢上街购物而又没有时间的女士来说，到网上浏览各种网络商店，随心所欲地选购自己喜爱的商品，然后坐等送货上门，再通过网络付款，这不仅满足了生活所需，而且免去了腿脚之劳，已成为一种购物常态。由电子定单、电子合同、电子货币、电子支票、网络银行、网络商店等基本要素构成的电子商务系统被认为是现代化的一个标志，是人们经济活动方式的一次飞跃。
（3）视频会议。传统的聚众开会将成为历史，不同地区甚至不同国家的人们将利用网络的多媒体功能，召开身临现场般的网络会议，不仅节省了大量的差旅费，而且更广泛、更迅速、更方便。
（4）远程教育。远程教育不仅为那些远离学校和难以入校的学子们带来福音，极大地拓宽了受教育面，同时改变了传统的课堂教学模式。配合视频点播功能可使受教育者随时随地自由地选择心仪的学校、老师和课程进行学习和交流。线上教学已经成为当代教育不可或缺的新型教学手段。
基于网络和计算机视觉技术（艺术）的慕课（MOOC）教学形式不但消除了时空距离，更把形象教学和实验教学手段发挥到了极致，极大地提高了优质教学资源的普及和利用率。
（5）远程医疗。到医院看病治疗一直是人们比较头疼的问题，尤其是在缺医少药的偏远地区。有了远程医疗，人们在家中通过网络不仅可寻医问药，还能遍邀世界各地的名医专家会诊治疗，大大提高了人类健康水平、预防和治疗疾病水平。
（6）网上娱乐。你想打桥牌吗？你想纹秤对弈吗？你想亲临战场吗？网络时代的很多娱乐活动将不再需要人们共聚一堂，而是可以通过网络与世界各地的爱好者捉对、组团，一展身手、同享此乐。
（7）视频点播。现在虽然电视节目有很多，但人们仍觉得可看（自己喜欢）的节目太少。视频点播将结束人们的这种烦恼，人们在家中可随意到自己热衷的电视台或网站点播自己喜欢的各类电视节目。
（8）智能手机。21世纪初出现的智能手机在很大程度上改变了人们的生活及工作方式。足不出户，利用智能手机几乎可以完成日常生活的绝大部分任务购物、看病、娱乐、买车票、买机票、买船票、买电影票、买景区和博物馆门票、叫出租车、买饭等，甚至在家里、在路上都可以随时随地方便、快捷地处理各种公务。
凡此种种，不胜枚举。
可见，今天的人们如果不会一点通信技能，比如玩手机，那么在生活中几乎寸步难行，而支撑各种通信技术的理论基础通信原理，逐渐从高深艰涩的理论中走出，成为现代人必须了解和掌握的常识。因此，为了更好地生活、工作，更好地与人交流，更好地为社会作贡献，不论学什么专业、干什么工作，都必须学习一点通信知识，掌握一些通信技能，这就是撰写本书的目的。
2.本书特点
通信原理是电子信息工程、通信工程、自动控制和计算机科学与技术等信息类专业的一门经典课程。我从事交通和通信相关专业的教学工作几十年，发现二者有很多共性，用交通领域的一些概念及知识和现实生活中的一些实例类比通信活动，对该课程的教学活动有积极的推动作用。另外，我还从事过电化教育工作多年，对知识的形象化表示和教学方法有较深刻的认识和丰富经验。因此，本书具有如下特点。
（1）内容有的放矢，功能明确实用。采用问答形式，所有问题都来自日常的教学实践，在内容选取、问题设置等环节做到符合教学要求和学生的实际学习情况。同时，尽量减少教科书中的定量推导过程，以定性描述和诠释为主。
（2）文字简明扼要，语言通俗易懂。为适合低龄读者，尽可能地将枯燥难懂的理论和技术知识用通俗易懂的语言简明扼要地描述出来，甚至采用了一些社会流行语。
（3）举例生动多样，诠释准确有趣。采用与通信具有类比性的交通实例及生活现象解释通信理论概念，使读者更容易理解并掌握相关的通信知识。
（4）插图丰富形象，漫画新颖风趣。为了达到让读者喜闻乐见的目的，将知识点与难点尽可能地图示化，并用漫画形式表现出来，也许这就是本书最突出的优点吧。
简言之，本书的特点就是结合交通与生活实例，用漫画加文字讲解通信原理。
本书定位于教学辅导用书，是大学教材的延伸及补充，同时也是科普书。
本书既着眼于提高大学生的专业学习兴趣，也力图用更通俗的语言和更形象的插图、插画向广大初、高中生普及通信原理的相关知识。
3. 本书内容
经典通信原理课程的内容可用调制、解调、编码、译码、同步十个字概括。我也编写了几本基于以上十字真经的通信原理教科书，如《通信原理教程》，清华大学出版社，2016；《通信原理与技术简明教程》，清华大学出版社，2013；《通信原理与通信技术》（第4版），西安电子科技大学出版社，2018；《通信原理与通信技术学习指导》，西安电子科技大学出版社，2004。而本书的内容虽然也源自十字真经，但并不像教科书那样系统和全面，而是选取了一些关键知识点和学习过程中普遍遇到的难点进行有的放矢的讲解。另外，为了帮助读者更好地了解网络尤其是物联网技术，对数据通信原理也进行了比较详细的介绍。
根据自己几十年的教学经验以及早年从事电化教育的经历，我认为，对于各种自然科学知识而言，抽象、艰涩、难懂是共性；要想把一门课程教好，除了自身要搞懂课程内容之外，更重要的是如何将知识以简单、易懂的方法高效地传授给学生。我曾在课堂上说过：如果说存在一种最好的教学方法的话，那非知识的图像化莫属，而大家儿时几乎都经历过的看图识字学习过程就是典型的图示化教学范例。
因此，我精选了本书的内容，设计了本书的结构和图示化的叙述方法，再由汤颖凡老师妙笔生花，设计了土拨鼠皮皮作为我的漫画替身。另外，林智慧副教授和刘睿讲师校对了全部书稿，张语诗、田芳铭老师也有贡献，在此向她们表示衷心感谢！
由我精心设计、制作并主讲的信号与系统慕课已经在学堂在线平台上线了，这是通信原理的先导和基础课，大家可以在学堂在线进入视频课堂学习。
铃响了，不多说了，上课！我们一起开启探秘通信原理之旅吧！
张卫钢
2024年5月于西安
第1章 通信的基本概念/ 1
第1.1讲 通信原理是一门什么课/ 2
1.1.1 课程地位/ 2
1.1.2 课程内容/ 2
1.1.3 课程难度/ 2
1.1.4 课程学习方法/ 2
1.1.5 结语/ 3
1.1.6 问答/ 3
第1.2讲 什么是通信/ 4
1.2.1 通信的定义/ 4
1.2.2 信息、消息及信号的概念/ 5
1.2.3 结语/ 6
1.2.4 问答/ 6
第1.3讲 什么是通信系统/ 8
1.3.1 通信系统的概念/ 8
1.3.2 结语/ 10
1.3.3 问答/ 11
第1.4讲 什么是模拟通信、数字通信/ 11
1.4.1 什么是模拟通信/ 11
1.4.2 什么是数字通信/ 12
1.4.3 为什么要引入数字通信/ 13
1.4.4 数字通信的优缺点/ 14
1.4.5 结语/ 15
1.4.6 问答/ 15
第1.5讲 什么是信号、噪声和干扰/ 16
1.5.1 信号的定义/ 17
1.5.2 信号的分类/ 17
1.5.3 噪声的定义/ 20
1.5.4 噪声的分类/ 20
1.5.5 干扰的定义/ 21
1.5.6 结语/ 22
1.5.7 问答/ 23
第1.6讲 什么是信道/ 24
1.6.1 信道的概念/ 24
1.6.2 有线介质/ 25
1.6.3 无线介质/ 27
1.6.4 无线电波的传播方式/ 28
1.6.5 结语/ 29
1.6.6 问答/ 29
第1.7讲 什么是信号频谱和信道通频带/ 30
1.7.1 什么是频谱/ 30
1.7.2 什么是信道通频带/ 33
1.7.3 结语/ 35
1.7.4 问答/ 36
第1.8讲 如何理解香农公式/ 37
1.8.1 香农公式/ 37
1.8.2 对香农公式的解释/ 38
1.8.3 结语/ 38
1.8.4 问答/ 39
第1.9讲 什么是信道复用/ 40
1.9.1 信道复用的概念/ 40
1.9.2 几种常用的复用技术/ 40
1.9.3 结语/ 41
1.9.4 问答/ 42
第1.10讲 什么是随机过程及为什么要研究它/ 43
1.10.1 什么是随机信号 / 43
1.10.2 什么是随机变量/ 44
1.10.3 什么是随机过程/ 44
1.10.4 如何理解随机过程/ 45
1.10.5 什么是随机过程的数字特征/ 46
1.10.6 结语/ 47
1.10.7 问答/ 48
第1.11讲 如何研究随机过程/ 49
1.11.1 各态历经性/ 49
1.11.2 平稳随机过程/ 49
1.11.3 窄带随机过程/ 50
1.11.4 高斯随机过程/ 50
1.11.5 白噪声/ 51
1.11.6 结语/ 51
1.11.7 问答/ 52
第1.12讲 通信系统性能的评价指标是什么/ 54
1.12.1 基本概念/ 54
1.12.2 模拟通信系统的性能指标/ 54
1.12.3 数字通信系统的性能指标/ 55
1.12.4 结语/ 58
1.12.5 问答/ 58
第1.13讲 通信原理课程的主要内容是 什么/ 59
第2章 调制和解调/ 61
第2.1讲 什么是调制/ 62
2.1.1 调制的概念/ 62
2.1.2 如何调幅/ 63
2.1.3 调制的分类/ 66
2.1.4 结语/ 66
2.1.5 问答/ 66
第2.2讲 什么是解调/ 68
2.2.1 解调的概念/ 68
2.2.2 如何解调/ 68
2.2.3 结语/ 70
2.2.4 问答/ 71
第2.3讲 什么是调频/ 71
2.3.1 调频的概念/ 72
2.3.2 如何调频/ 73
2.3.3 如何鉴频/ 74
2.3.4 调频的优缺点/ 75
2.3.5 结语/ 75
2.3.6 问答/ 75
第2.4讲 为什么调频收音机的音质比调幅收音机好/ 77
2.4.1 什么是AM和FM收音机/ 77
2.4.2 什么是音质/ 78
2.4.3 性能比较/ 78
2.4.4 结语/ 80
2.4.5 问答/ 80
第2.5讲 什么是PCM调制/ 81
2.5.1 PCM的概念/ 82
2.5.2 什么是抽样/ 83
2.5.3 什么是量化/ 83
2.5.4 什么是编码/ 85
2.5.5 结语/ 85
2.5.6 问答/ 86
第2.6讲 为什么要非均匀量化/ 86
2.6.1 非均匀量化的概念/ 86
2.6.2 如何实现非均匀量化/ 87
2.6.3 结语/ 88
2.6.4 问答/ 89
第2.7讲 什么是增量调制和增量总和调制/ 90
2.7.1 什么是增量调制/ 90
2.7.2 增量调制的缺点/ 92
2.7.3 什么是增量总和调制/ 93
2.7.4 结语/ 95
2.7.5 问答/ 95
第2.8讲 什么是抽样定理/ 96
2.8.1 抽样定理/ 96
2.8.2 抽样定理的证明/ 96
2.8.3 重建原信号/ 97
2.8.4 结语/ 98
2.8.5 问答/ 98
第2.9讲 什么是时分复用和数字复接/ 99
2.9.1 时分复用的概念/ 99
2.9.2 数字复接的概念/ 101
2.9.3 数字复接的原理/ 102
2.9.4 结语/ 103
2.9.5 问答/ 103
第2.10讲 什么是数字调制/ 104
2.10.1 什么是数字调制/ 104
2.10.2 如何实施2ASK/ 105
2.10.3 如何实施2FSK/ 105
2.10.4 如何实施2PSK/ 106
2.10.5 结语/ 107
2.10.6 问答/ 107
第2.11讲 为什么要引入DPSK/ 108
2.11.1 2PSK解调/ 108
2.11.2 2DPSK调制/ 109
2.11.3 2DPSK解调/ 110
2.11.4 结语/ 111
2.11.5 问答/ 111
第3章 编码和译码/ 113
第3.1讲 什么是编码和译码/ 114
3.1.1 编码和译码的概念/ 114
3.1.2 编码的目的/ 114
3.1.3 数字通信系统中有哪几种编/译码模块/ 114
3.1.4 结语/ 115
3.1.5 问答/ 116
第3.2讲 什么是信源编码/ 116
3.2.1 信源编码的概念/ 116
3.2.2 结语/ 117
3.2.3 问答/ 117
第3.3讲 什么是信道编码/ 119
3.3.1 什么是差错/ 119
3.3.2 什么是差错控制编码/ 120
3.3.3 什么是差错控制方式/ 120
3.3.4 结语/ 121
3.3.5 问答/ 121
第3.4讲 如何进行差错控制/ 123
3.4.1 差错控制原理/ 123
3.4.2 如何提高差错控制能力/ 126
3.4.3 结语/ 127
3.4.4 问答/ 127
第3.5讲 如何实现差错控制编码/ 127
3.5.1 什么是线性分组码/ 127
3.5.2 如何实现线性分组码编码/ 128
3.5.3 结语/ 129
3.5.4 问答/ 129
第3.6讲 如何实现差错控制译码/ 131
3.6.1 译码原理/ 131
3.6.2 结语/ 133
3.6.3 问答/ 133
第3.7讲 什么是线路编码/ 134
3.7.1 什么是数字基带通信/ 134
3.7.2 什么是码元码型及码型变换/ 135
3.7.3 为什么要码型变换/ 136
3.7.4 几种典型的码型变换/ 136
3.7.5 结语/ 138
3.7.6 问答/ 138
第4章 数据通信/ 141
第4.1讲 什么是同步/ 142
4.1.1 同步的概念/ 142
4.1.2 同步的目的/ 143
4.1.3 同步的方法/ 143
4.1.4 结语/ 145
4.1.5 问答/ 146
第4.2讲 什么是数据通信/ 146
4.2.1 什么是数据信号/ 146
4.2.2 什么是数据通信/ 148
4.2.3 什么是协议/ 148
4.2.4 结语/ 149
4.2.5 问答/ 149
第4.3讲 数据通信的特点是什么/ 150
4.3.1 数据通信的特点/ 150
4.3.2 数据通信与模拟和数字通信的异同点是什么/ 152
4.3.3 结语/ 153
4.3.4 问答/ 153
第4.4讲 如何理解网络的层/ 154
4.4.1 什么是层/ 154
4.4.2 分层的好处/ 155
4.4.3 通信系统分层实例/ 155
4.4.4 结语/ 158
4.4.5 问答/ 158
第4.5讲 如何理解计算机网络模型/ 160
4.5.1 OSI计算机网络模型/ 160
4.5.2 七层协议的功能/ 161
4.5.3 结语/ 165
4.5.4 问答/ 165
第4.6讲 什么是链路/ 166
4.6.1 信道/ 166
4.6.2 链路和通路/ 167
4.6.3 结语/ 168
4.6.4 问答/ 169
第4.7讲 什么是交换/ 169
4.7.1 交换的概念/ 170
4.7.2 线路交换/ 170
4.7.3 报文交换/ 171
4.7.4 分组交换/ 172
4.7.5 结语/ 174
4.7.6 问答/ 174
第4.8讲 什么是面向连接服务和面向无连接服务/ 176
4.8.1 面向连接服务/ 176
4.8.2 面向无连接服务/ 177
4.8.3 结语/ 177
4.8.4 问答/ 177
第4.9讲 人生如通信/ 179
4.9.1 人生如通信/ 179
4.9.2 人生如面向无连接服务/ 180
4.9.3 人生如链路/ 180
4.9.4 人生以存储转发方式前进/ 181
4.9.5 人生如调制/解调过程/ 181
4.9.6 人生如编码/译码过程/ 181
4.9.7 人生如同步过程/ 182
4.9.8 人生如随机信号/ 183
4.9.9 结语/ 183
4.9.10 问答/ 183
参考文献/ 185
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