通信工程專業(yè)導論

高等學校通信工程專業(yè)“十二五”規(guī)劃教材

通信工程專業(yè)導論

王國才施榮華主編

內容簡介

本書較系統(tǒng)地講述了通信工程專業(yè)的基本內容全書共分為章主要內容包括通信的應用通信的發(fā)展現(xiàn)

。7,:、、

代通信理論與技術通信系統(tǒng)與通信工程通信業(yè)概況通信工程專業(yè)的發(fā)展通信工程專業(yè)的教學等每章后均附

,、、、,

有習題

。

本書從通信的應用開始力求淺顯簡明全面地介紹有關通信工程專業(yè)的基本內容條理清楚便于對通信工

,、、,,

程專業(yè)的全貌進行了解

。

本書適合作為高等院校通信工程專業(yè)本科生的教材也可作為通信工程和通信技術愛好者的入門讀物

,。

圖書在版編目(CIP)數(shù)據(jù)

通信工程專業(yè)導論王國才施榮華主編北京

/,.—:

中國鐵道出版社

,2016.5

高等學校通信工程專業(yè)十二五規(guī)劃教材

“”

ISBN9787113145606

通王施通信工程高等

Ⅰ.①…Ⅱ.①…②…Ⅲ.①-

學校教材

-Ⅳ.①TN91

中國版本圖書館數(shù)據(jù)核字第號

CIP(2016)064328

書名:通信工程專業(yè)導論

作者:王國才施榮華主編

策劃:曹莉群周海燕讀者熱線:

(010)63550836

責任編輯:周海燕彭立輝

封面設計:一克米工作室

責任校對:湯淑梅

責任印制:郭向偉

出版發(fā)行:中國鐵道出版社北京市西城區(qū)右安門西街號

(100054,8)

網址:

印刷:北京鑫正大印刷有限公司

版次:年月第版年月第次印刷

201651201651

開本:印張:字數(shù):千

787mm×1092mm1/1612.75293

書號:

ISBN9787113145606

定價:元

42.00

版權所有侵權必究

凡購買鐵道版圖書如有印制質量問題請與本社教材圖書營銷部聯(lián)系調換電話

,,。:(010)63550836

打擊盜版舉報電話

:(010)51873659

主任:施榮華李宏

副主任:王國才彭軍

主審:鄒逢興

委員:(按姓氏筆畫排序)

王瑋王浩石金晶李尹

李曦柯楊政宇張曉勇趙亞湘

郭麗梅康松林梁建武彭春華

董健蔣富雷文太

在社會信息化的進程中,信息已成為社會發(fā)展的重要資源,現(xiàn)代通信技術作為

信息社會的支柱之一,在促進社會發(fā)展、經濟建設方面,起著重要的核心作用。信

息的傳輸與交換的技術即通信技術是信息科學技術發(fā)展迅速并極具活力的一個領域,

尤其是數(shù)字移動通信、光纖通信、射頻通信、網絡通信使人們在傳遞信息和

Internet

獲得信息方面達到了前所未有的便捷程度。通信技術在國民經濟各部門和國防工業(yè)

以及日常生活中得到了廣泛的應用,通信產業(yè)正在蓬勃發(fā)展。隨著通信產業(yè)的快速

發(fā)展和通信技術的廣泛應用,社會對通信人才的需求在不斷增加。通信工程(也作電

信工程,舊稱遠距離通信工程、弱電工程)是電子工程的一個重要分支,電子信息類

子專業(yè),同時也是其中一個基礎學科。該學科關注的是通信過程中的信息傳輸和信

號處理的原理和應用。本專業(yè)學習通信技術、通信系統(tǒng)和通信網等方面的知識,能

在通信領域中從事研究、設計、制造、運營及在國民經濟各部門和國防工業(yè)中從事

開發(fā)、應用通信技術與設備的相關工作。

社會經濟發(fā)展不僅對通信工程專業(yè)人才有十分強大的需求,同樣通信工程專業(yè)

的建設與發(fā)展也對社會經濟發(fā)展產生重要影響。通信技術發(fā)展的國際化,將推動通

信技術人才培養(yǎng)的國際化。目前,世界上有項關于工程教育學歷互認的國際性協(xié)

3

議,簽署時間最早、締約方最多的是《華盛頓協(xié)議》,也是世界范圍知名度最高的工

程教育國際認證協(xié)議。年月日,在韓國首爾召開的國際工程聯(lián)盟大會上,

2013619

《華盛頓協(xié)議》全會一致通過接納中國為該協(xié)議簽約成員,中國成為該協(xié)議組織第

21

個成員,標志著中國的工程教育與國際接軌。通信工程專業(yè)積極采用國際化的標準,

吸收先進的理念和質量保障文化,對通信工程教育改革發(fā)展、專業(yè)建設,進一步提

高通信工程教育的國際化水平,持續(xù)提升通信工程教育人才培養(yǎng)質量具有重要意義。

為此,中南大學信息科學與工程學院啟動了通信工程專業(yè)的教學改革和課程建

設,以及版通信工程專業(yè)培養(yǎng)方案,與中國鐵道出版社在近期聯(lián)合組織了一系

2016

列通信工程專業(yè)的教材研討活動。他們以嚴謹負責的態(tài)度,認真組織教學一線的教

師、專家、學者和編輯,共同研討通信工程專業(yè)的教育方法和課程體系,并在總結

長期的通信工程專業(yè)教學工作的基礎上,啟動了“高等學校通信工程專業(yè)系列教材”

的編寫工作,成立了高等學校通信工程專業(yè)系列教材編委會,由中南大學信息科學

與工程學院主管教學的副院長施榮華教授、中南大學信息科學與工程學院電子與通

信工程系李宏教授擔任主任,邀請國家教學名師、國防科技大學鄒逢興教授擔任主

審,力圖編寫一套通信工程專業(yè)的知識結構簡明完整的、符合工程認證教育的教材,

相信可以對全國的高等院校通信工程專業(yè)的建設起到很好的促進作用。

本系列教材擬分為三期,覆蓋通信工程專業(yè)的專業(yè)基礎課程和專業(yè)核心課程。

教材內容覆蓋和知識點的取舍本著全面系統(tǒng)、科學合理、注重基礎、注重實用、知

識寬泛、關注發(fā)展的原則,比較完整地構建通信工程專業(yè)的課程教材體系。第一期

包括以下教材:

《信號與系統(tǒng)》《信息論與編碼》《網絡測量》《現(xiàn)代通信網》《通信工程導論》《通信網絡安

全》《北斗衛(wèi)星通信》《射頻通信系統(tǒng)》《數(shù)字圖像處理》《嵌入式通信系統(tǒng)》《通信原理》《通信工

程應用數(shù)學》《電磁場與電磁波》《現(xiàn)代通信網絡管理》《微機原理與接口技術》《微機原理與接

口技術實驗指導》。

本套教材如有不足之處,請各位專家、老師和廣大讀者不吝指正。希望通過本套教材

的不斷完善和出版,為我國計算機教育事業(yè)的發(fā)展和人才培養(yǎng)做出更大貢獻。

高等學校通信工程專業(yè)“十二五”規(guī)劃教材編委會

2015.7

在社會信息化的進程中,信息已成為社會發(fā)展的重要資源,通信技術得到了快

速發(fā)展,社會對通信人才的需求在不斷增加。通信工程專業(yè)的低年級學生迫切需要

對通信工程的全貌有全面的了解。

本書共分為章,第章通信的應用,介紹日常生活中的通信應用和工農業(yè)生

71

產等各個領域中的若干典型的通信應用;第章通信的發(fā)展,介紹通信技術發(fā)展的

2

一些主要事件;第章現(xiàn)代通信理論與技術,介紹信息與信號、信道和噪聲、信號

3

變換、信息編碼、通信網絡等通信的基本概念;第章通信系統(tǒng)與通信工程,介紹

4

一些基本通信系統(tǒng)和常見的網絡系統(tǒng)組成,以及通信工程的基本概念;第章通信

5

行業(yè)概況,介紹通信行業(yè)的概貌,包括典型企業(yè)、典型崗位;第章通信工程專業(yè)

6

的發(fā)展,介紹國內外通信工程專業(yè)的發(fā)展和工程認證要求;第章通信工程專業(yè)的

7

教學,介紹培養(yǎng)目標、培養(yǎng)要求和主要課程的基本內容。附錄介紹了電子信息與

A

電氣工程類專業(yè)、計算機科學與技術類專業(yè)、電氣工程及自動化類專業(yè)等其他信息

類專業(yè)的培養(yǎng)目標和基本課程設置等。

本書具有以下特點:以通信的應用為起點,力求淺顯、簡明、全面地介紹通信

工程專業(yè)的基本內容,條理清楚,便于對通信工程專業(yè)全貌進行了解。本書適合作

為高等院校通信工程專業(yè)本科生的教材,也可作為通信工程和通信技術愛好者的入

門讀物。

本書由中南大學王國才、施榮華主編,國防科技大學鄒逢興教授主審。通信工

程系列教材編委會對本書的編寫提供了很多寶貴建議;中國鐵道出版社的有關負責

同志對本書的出版給予了大力支持,并提出了很多寶貴意見;在本書編寫過程中參

考了大量國內外計算機網絡文獻資料。在此,謹向這些著作者,以及為本書出版付

出辛勤勞動的同志深表感謝。

由于編者水平所限,書中難免存在疏漏與不妥之處,殷切希望廣大讀者批評

指正。

編者

年月

20161

第1章通信的應用………………

1

通信應用概述…………

1.11

通信應用舉例…………

1.22

通信的重要性…………

1.39

習題…………

10

第2章通信的發(fā)展……………

11

古代通信………………

2.111

近現(xiàn)代通信……………

2.218

當代通信………………

2.327

未來通信展望…………

2.429

習題…………

29

第3章現(xiàn)代通信理論與技術…………………

30

現(xiàn)代通信的基本概念…………………

3.130

現(xiàn)代通信的基本理論與技術…………

3.237

通信的質量保障技術…………………

3.356

習題…………

60

第4章通信系統(tǒng)與通信工程…………………

61

通信系統(tǒng)組成…………

4.161

通信系統(tǒng)分類…………

4.262

典型的通信系統(tǒng)介紹…………………

4.367

典型通信網絡介紹……………………

4.471

通信工程及其實施……………………

4.586

通信工程建設程序……………………

4.689

習題…………

93

第5章通信業(yè)概況……………

94

通信業(yè)簡述……………

5.194

通信業(yè)發(fā)展概況………

5.296

通信業(yè)主要企業(yè)……………………

5.3103

通信業(yè)人才需求……………………

5.4112

習題…………

125

第6章通信工程專業(yè)的發(fā)展…………………

126

通信工程專業(yè)發(fā)展狀況……………

6.1126

工程教育認證……………………

6.2132

通信工程專業(yè)的工程教育認證標準……………

6.3136

信息與通信工程學科……………

6.4141

電子與通信工程領域……………

6.5147

習題………………………

148

第7章通信工程專業(yè)的教學………………

149

培養(yǎng)目標…………

7.1149

培養(yǎng)要求與畢業(yè)合格標準………

7.2150

通信工程專業(yè)的素質培養(yǎng)………

7.3151

課程設置…………

7.4161

主要專業(yè)課程的內容簡介………

7.5170

習題………………………

181

附錄A部分專業(yè)的培養(yǎng)目標和課程設置…………………

182

電子信息與電氣工程類專業(yè)……………………

A.1182

計算機科學與技術類專業(yè)………

A.2186

電氣工程及其自動化類專業(yè)……………………

A.3189

習題………………………

191

參考文獻………………………

192

2

第章通信的應用

1

●

人類社會是建立在信息交流的基礎上的通信是推動人類文明進步與發(fā)展的巨大動

,、

力特別是當今世界已進入信息時代通信滲透到的社會各個領域通信產品隨處可見

。,,,

通信應用無處不在本章通過對一些比較重要的通信應用事例的介紹說明通信的重要性

。,

和應用的廣泛性

。

1.1通信應用概述

通信一般是指信息的傳輸與交換信息可以是語音文字符號音樂圖像等

,。、、、、。

而現(xiàn)代的通信一般是指電信國際上稱為遠程通信在當代社會通信為人們的生活帶來

,。,

了很多便利例如要與遠方的朋友進行聯(lián)系可以給他打電話將語音通過電話傳送給

。,,,

他如果要看到對方還可以用可視電話

。,。

電話是一種可以傳送與接收聲音的遠程通信設備電話一詞譯自英語

,。Telephone,

音譯德律風順便指出通信方面有很多外來的事物除電話外在人們的日常生活

。,,。,

中還有很多的事情與通信有關

,。

電視也是一種常見的通信應用設備它與電話有兩點不同它不是雙向通信的

,。:①,

而是單向通信的電視利用人眼的視覺殘留效應顯現(xiàn)一幀幀漸變的靜止圖像形成視覺

;②,

上的活動圖像電視臺的發(fā)送端把景物的各個微細部分按亮度和色度轉換為電信號后順

。,

序傳送在接收端按相應的幾何位置顯現(xiàn)各微細部分的亮度和色度來重現(xiàn)整幅原始圖像

。。

網絡聊天也是一種現(xiàn)在常見的通信應用參加聊天的各方在聯(lián)入因特網的計算機或

,。

手機上運行即時通信軟件通過該軟件將輸入的信息發(fā)送到其他各方常用的即時

(IM),。

通信軟件有等是深圳市騰訊計算機系統(tǒng)有限公司開發(fā)的一款基于的即

QQ。QQInternet

時通信軟件騰訊支持在線聊天視頻電話多人語音會議點對點傳送文件

(IM)。QQ、、、、

共享文件網絡硬盤郵箱等多種功能

、、QQ。

微信是騰訊公司推出的即時通信服務的免費聊天軟件用戶可以通過手機平板計

,。、

算機網頁快速發(fā)送語音視頻圖片和文字微信提供公眾平臺朋友圈消息推送等

、、、。、、

功能用戶可以通過搖一搖搜索號碼附近的人掃二維碼方式添加好友和關注公眾平

,、、、

臺同時用微信可以將內容分享給好友并將用戶看到的精彩內容分享到微信朋友圈

,。

其他的通信應用方式還有傳真網絡資料查詢電子郵件電視會議遠程醫(yī)療網

、、、、、

絡購物遠程教學等等通信的應用不斷地融入人們的生活給人們帶來便利

、,。,,。

除了日常生活中應用通信工業(yè)農業(yè)商業(yè)交通軍事等各方面都需要應用通信

,、、、、。

1

1.2通信應用舉例

在社會信息化的進程中信息已成為社會發(fā)展的重要資源人與人之間人與機器之

,,、

間機器與機器之間需要信息交換信息交換的應用過程就是通信的應用過程

、,。

1.2.1生產調度中的通信應用

現(xiàn)代的工廠大多分為不同的部門科室每個部門生產某個產品的一部分為了使各個

,。

部門進行配合需要使用通信來進行調度例如每個部門安裝一臺電話機調度中心安

,。,,

裝一臺小型交換機調度員可以通過該交換機的控制臺傳送調度命令交換機通常有以下

,。

功能

:

點呼調度員摘機后無須手動撥打所要呼叫的電話號碼只需單擊控制臺界面上

(1):,

某科室對應的圖標即可實現(xiàn)一鍵式呼叫

,。

群呼調度員根據(jù)實際需要可動態(tài)地選擇所要呼叫的組員組員選定后單擊

(2):,,,

即可實現(xiàn)一鍵式群呼

。

某單位應用的群呼主界面如圖所示操作員選中所要呼叫的分機單擊確定

1-1。,“”

按鈕即可實現(xiàn)對選定電話的一鍵式群呼實現(xiàn)廣播式呼叫被呼叫分機只能聽到總調室分

,,

機的語音其他分機之間無法互相通話群呼適用于上級傳遞命令給下級或廣播通知等

,。。

圖群呼選擇主界面

1-1

強插調度員可將要插入的第三方通話一鍵式插入正在進行的雙方通話實現(xiàn)三

(3):,

方通話功能

。

強拆調度員可強行拆除正在進行的雙方通話

(4):。

呼叫轉移調度員可對集團內各個電話進行呼叫轉移設置有遇忙轉移和立即轉

(5):,

移兩種方式來實現(xiàn)調度

。

2

在實際生產中由于某科室的工作人員臨時有事離開無法及時接聽電話操作員可實

,,

現(xiàn)設定每部電話的呼叫轉移情況主要為遇忙轉移和立即轉移兩種情況如圖所示

,,1-2。

呼叫轉移使電話調度更加人性化避免重要電話無法通知

,。

圖呼叫轉移設置界面

1-2

1.2.2自動化領域的通信應用

自動化技術的研究應用和推廣對人類的生產生活等方式將產生深遠影響例

、,、。

如空調冰箱電熱水器是一個溫度自動調節(jié)的自動控制系統(tǒng)生產過程自動化和辦公

,、、。

室自動化可極大地提高社會生產率和工作效率節(jié)約能源和原材料消耗保證產品質量

,,,

改善勞動條件改進生產工藝和管理體制加速社會產業(yè)結構的變革和社會信息化的進

,,

程大型的自動化系統(tǒng)需要通信技術的支持

。。

作為一個系統(tǒng)工程自動化由個單元組成

,5:

程序單元決定做什么和如何做

(1):。

作用單元施加能量和定位

(2):。

傳感單元檢測過程的性能和狀態(tài)

(3):。

制定單元對傳感單元送來的信息進行比較制定和發(fā)出指令信號指令信號的

(4):,。

傳送需要應用通信

。

控制單元進行制定并調節(jié)作用單元的機構什么叫控制呢為了改善某個或

(5):。?“”

某些受控對象的功能或發(fā)展需要獲得并使用信息以這種信息為基礎對于該對象的調

,,

節(jié)操縱管理指揮監(jiān)督的過程和作用叫作控制

、、、、,。

自動化的研究內容主要有自動控制和信息處理兩方面包括理論方法硬件和軟件

,、、

等從應用觀點來看研究內容有過程自動化機械制造自動化管理自動化實驗室自

。,、、、

動化和家庭自動化等整個控制過程是一個信息流通的過程控制是通過信息的傳輸變

。,、

3

換加工處理來實現(xiàn)的大型的自動化系統(tǒng)各單元相距較遠傳感單元送來的信息制

、、。,、

定單元發(fā)出的指令信號需要應用通信技術來傳送

,。

1.2.3呼叫中心

呼叫中心又稱客戶服務中心就是在一個相對集中的場所由一批服務

(CallCenter,),

人員組成的服務機構通常利用計算機通信技術處理來自企業(yè)顧客的電話垂詢具備

,,、,

同時處理大量來話的能力此外它還具備主叫號碼顯示功能可將來電自動分配給具備

。,,

相應技能的人員處理并能記錄和存儲所有來話信息一個典型的以客戶服務為主的呼叫

,。

中心可以兼具呼入與呼出功能當處理顧客的信息查詢咨詢投訴等業(yè)務的同時可以

,、、,

進行顧客回訪滿意度調查等呼出業(yè)務

、。

呼叫中心起源于發(fā)達國家對服務質量的需求其主旨是通過電話傳真等形式為客戶

,、

提供迅速準確的咨詢信息以及業(yè)務受理和投訴等服務通過程控交換機的智能呼叫分

、,,

配計算機電話集成自動應答系統(tǒng)等高效的手段和有經驗的人工座席最大限度地提

、、,

高客戶的滿意度同時使企業(yè)與客戶的關系更加緊密是提高企業(yè)競爭力的重要手段

,,。

隨著近年來通信和計算機技術的發(fā)展和融合呼叫中心已被賦予了新的內容分布式技

,:

術的引入使人工座席代表不必再集中于一個地方工作自動語音應答設備的出現(xiàn)不僅在

;

很大程度上替代了人工座席代表的工作而且使呼叫中心能不間斷運行

,24h;Internet

和通信方式的變革更使呼叫中心不僅能處理電話還能處理傳真電子函件訪

,、、Web

問甚至是基于的電話和視頻會議因此現(xiàn)在的呼叫中心已遠遠超出了過去

,Internet。,

的定義范圍成為以信息技術為核心通過多種現(xiàn)代通信手段為客戶提供交互式服務的

,,

組織

。

呼叫中心是維護客戶忠誠度的中心客戶的忠誠度往往和售后服務成正比例如快速

。,

回應客戶的抱怨協(xié)助解決客戶的困擾并讓客戶感受貼心的服務此時呼叫中心擔負

、,。,

起維護客戶忠誠度的重大責任解決疑難雜癥除此之外還可以推薦其他適用的產品

,。,,

滿足客戶其他的需求增加銷售額因為忠誠的客戶可以買得更多或愿意購買更高價的產

,。

品并且服務成本更低忠誠的客戶也可能免費為公司宣傳或推薦他的親戚朋友來購買

,。,

或了解增加更多的新客戶

,。

1.2.4魚塘水質監(jiān)控

隨著信息技術的發(fā)展農業(yè)信息化技術正在改變著農業(yè)產業(yè)結構農業(yè)現(xiàn)場相關參數(shù)

,,

的準確及時獲取是農業(yè)信息化的重要基礎

。

近些年在世界范圍內不斷出現(xiàn)了食品安全事件環(huán)境污染中的水污染也使得水產

,。,

品安全問題十分嚴峻健康養(yǎng)殖信息化是改造傳統(tǒng)水產養(yǎng)殖業(yè)促進水產養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的客

。、

觀需要是切實提高農村綜合生產效率促進農民增收的需要

,、。

從實際需求和部署現(xiàn)場實際情況出發(fā)魚塘水質監(jiān)控具備以下基本功能通過傳感設

,:

備的感知溶氧值值水溫值等水質信息采集傳輸和存儲水質數(shù)據(jù)并

7×24h、pH、,、,

提供歷史數(shù)據(jù)查詢報表生成和繪制分析曲線功能對各水質參數(shù)設定了閾值并且某些

、