? 通信的基本概述
? 模拟通信与数字通信
? 电话通信原理
第六章 通信基础
模拟通信原理及其应用、数字通信原理及其应
用、模拟通信与数字通信的比较
电话机的基本组成及工作原理、交换技术、呼
叫处理过程
什么是通信？通信系统的组成及分类、通信的发
展动态
? 移动通信
移动通信概述、移动通信的组成、蜂窝移
动技术、其它移动通信系统、移动通信发
展趋势
? 未来通信系统的展望
未来通信系统的发展趋势
通信的基本概述
? 什么是通信？
从古到今，人类的社会活动总离不开消息的传递和交
换，古代的消息树、烽火台，以及现代社会的文字、书信、
电报、电话、广播、电视、遥控、遥测等，这些都是消息
传递的方式或信息交流的手段。人们可以用语言、文字、
数据或图像等不同的形式来表达信息。
通信的根本目的在于传输含有信息的消息，否则，就
失去了通信的意义。基于这种认识,“通信”也就是
“信息传输”或“消息传输”。
? 通信,communication,信息交流
? Telecommunication,电信号的处理和传输
? 信息社会,信息网，通信网
信息 语言 文字 图像
人力
马力
电话、广播
邮政
电报
Email
烽火台
电视 多媒体
信息社会
通信和通信系统的概念
通信的定义,是指由一地向另一地进行消息的有
效传递。
通信的目的,就是传递消息。
通信的书面定义,利用电子等技术手段，借助电信号
（含光信号）实现从一地向另一地
进行消息的有效传递称为通信。
通信系统,通信中所需要的一切技术设备和传
输媒质构成的总体。
通信系统的组成
? 通信系统的定义与组成
用于进行通信的设备硬件, 软件和传输介质的
集合叫做通信系统 。 需要强调的是, 过去对通信系统
的定义没有软件部分, 但随着计算机进入通信系统,
通信软件就成为组成通信系统的基本要素, 因此我们
在定义中加入软件这一模块 。
从硬件上看, 通信系统主要由信源, 信宿, 传输
介质和收信, 发信设备五部分组成, 如图所示 (注意,
图中的噪声源可以理解为是通信系统的一部分, 因为
在实际应用中, 一个通信系统无法彻底消除干扰 )。
通信系统的一般模型
信源 发送设备 信道 接收设备 信宿
噪声源
发送端 接收端
模拟通信系统的一般模型
? 信源（信息源，也称发终端）,把待传输的消息转换成原始电
信号，如电话系统中电话机可看成是信源。
? 发送设备,将信源和信道匹配起来，即将信源产生的原始电信
号（基带信号）变换成适合在信道中传输的信号。
? 信道,信号传输的通道，可以是有线的，也可以是无线的，甚
至还可以包含某些设备。
? 接收设备,任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始
电信号来。
? 信宿,传输信息的归宿点，将复原的原始电信号转换成相应的
消息。
? 噪声源,不是人为加入的设备，而是通信系统中各种设备以及
信道中所固有的，并且是人们所不希望的。噪声的来源是多样
的，它可分为内部噪声和外部噪声，而且外部噪声往往是从信
道引入的，因此，为了分析方便，把噪声源视为各处噪声的集
中表现而抽象加入到信道。
比如电话通信系统就包括：送话器、
电线、交换机、载波机、受话器等要素。
广播通信系统包括麦克风、放大器、发
送设备、无线电波、收音机等。两个通
信系统实例示意图如图所示。
通信系统实例示意图
发射设备 接收设备
( a ) 有线长途电话系统示意图
( b ) 广播通信系统示意图
载波机 载波机
导线
话筒
扬声器
通信系统的分类
1.按信号特征分类
根据信道传输信号种类的不同, 通
信系统可分为两大类：模拟通信系统和
数字通信系统 。 信道中传输模拟信号的
系统称为模拟通信系统, 如大家熟悉的
电话, 广播和电视系统；信道中传输数
字信号的系统称为数字通信系统 (模型如
图所示 ),比如数字电话通信系统 。
信源
信道
模拟通信 信宿
信源 信宿
信道
数字通信
数据通信
信道
信源 信宿
( b ) 三种通信系统示意图
( a ) 数字通信系统模型
根据通信技术的现状，我们认为应该在传统
分类方式的基础上，结合信源和信宿所处理的信
号种类对通信系统重新进行分类。这样，我们就
把通信系统分为三种：模拟通信系统、数字通信
系统和数据通信系统。
(1)模拟通信一般指的是信源发出的、信宿接
收的和信道传输的都是模拟信号的通信过程或方
式。因此，模拟通信系统可以说是以模拟信道传
输模拟信号的系统。
(2)数字通信是指信源发出和信宿接收的
是模拟信号，而信道传输的是数字信号的通信
过程或方式。因此，数字通信系统可以说是以
数字信号的形式传输模拟信号的系统。
(3)数据通信是随计算机和计算机网络的
发展而出现的一种新的通信方式，它是指信源、
信宿处理的都是数字信号，而传输信道既可以
是数字信道也可以是模拟信道的通信过程 (方
式 )。通常，数据通信主要指计算机 (或数字终
端 )之间的通信。
2,按消息传送的方向与时间分
通信方式可分为单工通信, 半双工通信及全
双工通信三种 。
发 端 收 端信 道
终
端
A
终
端
B
信 道
发
收
收
发
终
端
A
终
端
B
信 道
信 道
发
收
收
发
( a ) 单 工
( b ) 半 双 工
( c ) 全 双 工
? 根据信号传输方向与传输时间的不同，任意两点
间的通信方式可分为单工通信 (Simplex)：在任何一个
时刻，信号只能从甲方向乙方单向传输，甲方只能发
信，乙方只能收信。比如广播电台与收音机、电视台
与电视机的通信 (点到多点 )、遥控玩具、航模 (点到点 )、
寻呼等均属此类。
? 半双工通信 (Half―Duplex),在任何一个时刻, 信
号只能单向传输, 或从甲方向乙方, 或从乙方向甲方,
每一方都不能同时收, 发信息 。 比如对讲机, 收发报
机以及问询, 检索等之间的通信 。
? 双工通信 (Full―Duplex),在任何一个时刻, 信号
能够双向传输, 每一方都能同时进行收信与发信工作 。
比如普通电话, 手机 。
3,按数字信号排序分
可将通信方式分为串行传输和并行传输。
发
送
设
备
串 序 和 并 序 传 输 方 式
接
收
设
备
发
送
设
备
接
收
设
备
( a ) 串 序 传 输 ( b ) 并 序 传 输
并行通信
并行传输是将代表信息的数字序列以成组的方式在两条或
两条以上的并行信道上同时传输。并行传输的优点是节省
传输时间，但需要传输信道多,设备复杂,成本高,故较
少采用,一般适用于计算机和其他高速数字系统，特别适
用于设备之间的近距离通信。
串行通信
串行传输是数字序列以串行方式一个接一个地在一条信道上
传输 。 通常, 一般的远距离数字通信都采用这种传输方式 。
4,按通信网络形式分
节 点
# 1
节 点
# 2
节 点
# 3
节 点
# n
节 点
# 1
节 点
# 2
节 点
# 3
节 点
# n
交 换 机
节 点
# 1
节 点
# 2
节 点
# 3
节 点
# n
节 点
# 1
节 点
# 2
节 点
# 3
节 点
# 4
节 点
# 5
节 点
# 6
节 点
# 7
节 点
# 8
交 换 机
总线型网络 星型网络
环型网络混合型网络
模拟通信系统
模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统。
我们知道，信源发出的原始电信号是基带信号，基带的含
义是指信号的频谱从零频附近开始，如语音信号为
300~3400Hz,图像信号为 0~6MHz。由于这种信号具有频
率很低的频谱分量,一般不宜直接传输，这就需要把基带
信号变换成其频带适合在信道中传输的信号，并可在接收
端进行反变换。完成这种变换和反变换作用的通常是调制
器和解调器。经过调制以后的信号称为已调信号。
已调信号有三个基本特性：
（ 1）携带有消息；
（ 2）适合在信道中传输
（ 3）频谱具有带通形式，且中心频率远
离零频。
信源 调制器 信道 解调器 信宿
噪声源
发送端 接收端
图1 - 2 模拟通信系统模型模拟通信系统的模型
调制的概念
调制是通信原理中一个十分重要的
概念，是一种信号处理技术。无论在模
拟通信、数字通信还是数据通信中都扮
演着重要角色。
那么为什么要对信号进行调制处理？
什么是调制呢？我们先看看下面的例子。
我们知道, 通信的目的是为了把信息向
远处传递 （ 传播 ）,那么在传播人声时, 我们
可以用话筒把人声变成电信号, 通过扩音机放
大后再用喇叭 （ 扬声器 ） 播放出去 。 由于喇叭
的功率比人嗓大得多, 因此声音可以传得比较
远 （ 见扩音示意图 ） 。 但如果我们还想将声音
再传得更远一些, 比如几十千米, 几百千米,
那该怎么办？ 大家自然会想到用电缆或无线电
进行传输, 但会出现两个问题, 一是铺设一条
几十千米甚至上百千米的电缆只传一路声音信
号, 其传输成本之高, 线路利用率之低,
扩音示意图
话筒
扩音机
扬声器
人们是无法接受的；二是利用无线电通信
时, 需满足一个基本条件, 即欲发射信号的波
长 （ 两个相邻波峰或波谷之间的距离 ） 必须能
与发射天线的几何尺寸可比拟, 该信号才能通
过天线有效地发射出去 （ 通常认为天线尺寸应
大于波长的十分之一 ） 。 而音频信号的频率范
围是 20Hz～ 20kHz,最小的波长为
8
4
3
3 1 0 1,5 1 0 ( )
2 0 1 0
c m
f
? ?? ? ? ?
?
式中, λ为波长 （ m） ； c为电磁波传播速度 （ 光速 ）
（ m/s） ； f为音频 （ Hz） 。
可见, 要将音频信号直接用天线发
射出去, 其天线几何尺寸即便按波长的
百分之一取也要 150米高 （ 不包括天线底
座或塔座 ） 。 因此, 要想把音频信号通
过可接受的天线尺寸发射出去, 就需要
想办法提高欲发射信号的频率 （ 频率越
高波长越短 ） 。
m ( t )
O
t
A
0
＋ m ( t )
O
t
O
O
t
t
c o s ?
c
( t )
s
AM
( t )
1
M ( ? )
? A
0
－ ?
H
?
H
?
－ ?
c
?
c
? A
0
S
AM
( ? )
0
2
1
?
0
信号调制
通过上述调制方法, 我们就可以将
多路调制信号分别调制到不同频率的载
波上去, 只要它们的频谱在频域上不重
叠, 我们就可以想办法把它们分别提取
出来, 实现频分复用 。 同样, 我们也可
将一低频信号调制到一个高频载波上去,
完成低到高的频率变换, 从而通过几何
尺寸合适的天线将信号发射出去 。
频率调制波形
数字通信系统
数字通信系统模型
1） 信源编码：
信源编码的作用之一是设法减少码元数目和降
低码元速率, 即通常所说的数据压缩 。 码元速率将
直接影响传输所占的带宽, 而传输带宽又直接反映
了通信的有效性 。 作用之二是, 当信息源给出的是
模拟语音信号时, 信源编码器将其转换成数字信号,
以实现模拟信号的数字化传输 。
2） 信道编码：
数字信号在信道传输时, 由于噪声, 衰落以及人
为干扰等, 将会引起差错 。 为了减少差错, 信道编
码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分
（ 监督元 ）, 组成所谓, 抗干扰编码, 。 接收端的
信道译码器按一定规则进行解码, 从解码过程中发
现错误或纠正错误, 从而提高通信系统抗干扰能力,
实现可靠通信 。
3） 数字调制与解调：
数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到
高频处, 形成适合在信道中传输的频带信号 。 基
本的数字调制方式有振幅键控 ASK,频移键控 FSK、
绝对相移键控 PSK,相对 （ 差分 ） 相移键控 DPSK。
对这些信号可以采用相干解调或非相干解调还原为
数字基带信号 。 对高斯噪声下的信号检测, 一般用
相关器接收机或匹配滤波器实现 。
2ASK调制 2ASK 解调
FSK调制波形 FSK解调波形
模拟信号的数字传输
因数字通信系统具有许多优点而成为当今
通信的发展方向。然而自然界的许多信息经各
种传感器感知后都是模拟量，例如电话、电视
等通信业务，其信源输出的消息都是模拟信号。
若要利用数字通信系统传输模拟信号，一般需
（ 1） 把模拟信号数字化,即模数转换 A/D）；
（ 2） 进行数字方式传输；
（ 3） 把数字信号还原为模拟信号,即数模转换
（ D/A）。
脉冲编码调制（ PCM）
脉冲编码调制 (PCM)简称脉码调制, 它是一种用一组二进
制数字代码来代替连续信号的抽样值, 从而实现通信的方式 。
由于这种通信方式抗干扰能力强, 它在光纤通信, 数字微波
通信, 卫星通信中均获得了极为广泛的应用 。
PCM是一种最典型的语音信号数字化的波形编码方式,
其系统原理框图如图所示 。 首先, 在发送端进行波形编码 (主
要包括抽样, 量化和编码三个过程 ),把模拟信号变换为二进
制码组 。 编码后的 PCM码组的数字传输方式可以是直接的基
带传输, 也可以是对微波, 光波等载波调制后的调制传输 。
在接收端, 二进制码组经译码后还原为量化后的样值脉冲序
列, 然后经低通滤波器滤除高频分量, 便可得到重建信号 。
PCM系统原理框图
抽样
m ( t )
量化 编码 信道
译码
低通
滤波
m
s
( t )
A / D 变化
m
q
( t )
m ( t ) m q ( t )
干扰
7
5
3
1
0
2.22
4.38 5.24
2.91
M ＝ 8
量化电平数
T
s
t
2.22 4.38 5.24 2.91
2 4 5 3
精确抽样值
量化值
P CM 码组
O
0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1
…
t
t
…
O
单极性传输
码
双极性传输
码
时隙
数字通信的主要特点
1,数字通信的主要优点
（ 1）抗干扰能力强；
（ 2）差错可控；
（ 3）易加密；
（ 4） 易于与现代技术相结合 。
2,需待解决的问题
（ 1）提高频带利用 ；
（ 2）简化系统设备结构。
数字通信的许多优点都是用比模拟通信占据更宽的系统
频带为代价而换取的。以电话为例，一路模拟电话通常只
占据 4kHz带宽，但一路接近同样话音质量的数字电话可能
要占据 20～ 60kHz的带宽，因此数字通信的频带利用率不
高。另外，由于数字通信对同步要求高，因而系统设备比
较复杂。不过，随着新的宽带传输信道（如光导纤维）的
采用,窄带调制技术和超大规模集成电路的发展，数字通
信的这些缺点已经弱化。随着微电子技术和计算机技术的
迅猛发展和广泛应用，数字通信在今后的通信方式中必将
逐步取代模拟通信而占主导地位。
电话通信
1905年 芝加哥直立台式电话机
这个俗称“大肚皮”的电话机中
间有一个用酚醛树脂制成凸出部
分，便于使用人紧握。这个电话
机在美国北加州的一个老药房里
被发现。
今天
用于 IP 网络上进行语音通信且
实用性及可管理性极高的 VoIP终端
产品，可用于企业内部网络、电信
级 IP 电话运营网络及具有
INTERNET接入的用户。能与公用
交换电话网络（ PSTN）中的普通
电话相互通话,在运营商的支持下，
通讯费用极为低廉。也可以作为各
个专有网络中一种性价比、稳定性
极高并最符合传统使用习惯的通信
工具
电话机的原理
电话通信是通过声能与电能相互转换、并利用
“电”这个媒介来传输语言的一种通信技术。两个用
户要进行通信，最简单的形式就是将两部电话机用一
对线路连接起来。
a) 当发话者拿起电话机对着送话器讲话时，声带的振
动激励空气振动，形成声波。
b) 声波作用于送话器上，使之产生电流，称为话音电
流。
c) 话音电流沿着线路传送到对方电话机的受话器内，
d) 而受话器作用与送话器刚好相反 --把电流转化为声
波，通过空气传至人的耳朵中。
主 叫 摘 用 户 机
主 叫 用 户 线 路 空 闲
用 户 拨 号,送 出 所 拨 号 码 信
送 线 路 忙 音 信 号
送 出 拨 号 信 息
中 央 处 理 机 分 析 拨 号 信 息
被 叫 用 户 线 路 空 闲
送 出 振 铃 信 号
交 换 处 理 机 停 送 铃 流
被 叫 用 户 摘 机 应 答
交 换 机 接 通 话 路
主, 被 叫 用 户 话 毕 挂
交 换 机 拆 除 通 话 线 路
交 换 机 将 挂 机 用 户 示 闲 且 给 未
挂 机 用 户 送 忙 音 信 号
Y
N
Y
N
Y
N
Y
N
电话呼叫流程
电话通信网
? 电话通信网是进行交互型话音通信，开放电话业务的电信
网，简称电话网。它是一种电信业务量最大，服务面积最广的
专业网，可兼容其它许多种非话业务网，是电信网的基本形式
和基础，包括本地电话网、长途电话网和国际电话网。
? 电话网采用电话交换方式，主要由四部分组成：发送和接
收电话信号的用户终端设备、进行电路交换的交换设备、连接
用户终端和交换设备的线路和交换设备之间的链路。
? 电话网基本结构形式分为多级汇接网和无级网两种。我国
电话网由四级长途交换中心和一级本地网端局组成五级结构。
其中一、二、三、四级的长途交换中心构成长途电话网，由本
地网端局和按需要设置的汇接局组成本地电话网。
? 除了以传递电话信息为主的业务网外，一个完整的电话通
信网还需要有若干个用以保障业务网正常运行、增强网路功能、
提高网路服务质量的支撑网路。支撑网中传递的是相应的监测
和控制信号。支撑网包括同步网、公共信道信令网、信输监控
网和网路管理网等。
VoIP
? VoIP是传输语音的一种方式，它把
语音分解成构成数据的字节通过互联网
传输到目的地。在目的地，这些被传输
过来的字节再被还原成语音。你的语音
就像网页及音频文件等其他互联网数据
一样在网络上传输。普通电话要求用户
使有一个专用电路，而 VoIP是利用所有
用户共享的互联网空间。因此,VoIP技
术的效率要高于普通电话技术。
IP 电话
IP 电话
移动通信的概念
? 所谓移动通信，是指通信双方或至少一
方是在运动中实现信息传输的过程或方式。例
如移动体（车辆、船舶、飞机、人）与固定点
之间、或移动体之间的通信等等。从上述移动
通信的概念中我们可以看到，移动通信其实很
早就有，比如，飞机与机场之间、飞机与飞机
之间的通信；船舶与码头之间、船舶与船舶之
间的通信；野战部队与指挥部之间、野战部队
与野战部队之间的通信等等都属于移动通信的
范畴。
移动通信技术的发展概况
? 移动通信的发展从总体上讲可以分为三个阶段,也称为三代 。
? 1.第一代（ 1G,1Generation） —— 模拟移动通
信系统
? 从 1946年美国使用 150MHz单个汽车无线
电话开始到 20世纪 90年代初, 是移动通信发展
的第一阶段 。 因为调制前信号都是模拟的, 也
称模拟移动通信系统 。 第一代移动通信的主要
特征为模拟技术, 可分为蜂窝, 无绳, 寻呼和
集群等多类系统, 每类系统又有互不兼容的技
术体制 。
? 2,第二代 （ 2G） ——数字移动通信系统
? 这时候移动通信系统的主要特征是采用了数字技
术 。 虽然仍是多种系统, 但每种系统的技术体制有所减
少 。 数字蜂窝移动系统有 GSM,DAMPS,CDMA三种,
数字无绳电话有 DECT,PHS等几种, 高速寻呼有 FLEX、
APCO,ERMES三种 。 当时, 北美, 欧洲, 日本根据各
自的情况相继制定了三种不同的数字蜂窝系统标准, 即
北美的 IS― 54,欧洲的 GSM,日本的 JDC（ 后改为
PDC）, 并都在 20世纪 90年代初生产出了实际的商用系
统 。 1991年 7月 GSM系统开始投入使用 。 1992年美国提
出了 CDMA技术的蜂窝系统的建议, 1993年被蜂窝电话
工业协会 （ CTIA） 和电信工业协会 （ TIA） 批准为中期
标准 95～ 98（ IE95～ IE98） 。 这时的 CDMA系统也称为
窄带 CDMA系统 （ N―CDMA ） 。
? 3.第三代（ 3G） —— IMT―2000 移动通信系统
? 随着移动通信技术的发展, 国际电联在此
基础上制定公众移动通信系统的国际标准 。 目
前, IMT― 2000标准已经基本确定, 设备生产
商和运营商正致力于 3G产品和市场的开发 。
第三代移动通信系统以全球通用, 系统综合作
为基本出发点, 以图建立一个全球范围的移动
通信综合业务数字网, 提供与固定电话网业务
兼容, 质量相当的多种话音和非话音业务 。
? 由信息产业部电信科学技术研究院代表中
国提出的 TD―SCDMA 标准提案被国际电联采
纳为世界第三代移动通信（ 3G）无线接口技
术规范建议之一。 2000年 5月，国际电联无线
大会上又正式将 TD―SCDMA 列入世界 3G无
线传输标准之一。 TD―SCDMA 的成功，结束
了中国在电信标准领域零的空白历史，为扭转
中国移动通信制造业长期以来的被动局面提供
了十分难得的机遇。
移动通信系统的组成
? 移 动 通 信 系 统 一 般 由 移 动 台
（ MS,Mobile Set ）, 基站 （ BS,Base
Station ）, 移 动 业 务 交 换 中 心
（ MSC,Mobile Switch Center） 等组成,
如图所示 。
? 基站和移动台设有收、发信机和天线等设
备。每个基站都有一个可靠通信的服务范围，
称为无线小区（通信服务区）。无线小区的大
小，主要由发射功率和基站天线的高度决定。
根据服务面积的大小可将移动通信网分为大区
制、中区制和小区制（ Cellular System）三种。
大区制是指一个通信服务区（比如一个城市）
由一个无线区覆盖，此时基站发射功率很大
（ 50W或 100W以上，对手机的要求一般为 5W
以下），无线覆盖半径可达 25km以上。
? 其基本特点是，只有一个基站，覆盖面积
大，信道数有限，一般只能容纳数百到数千个
用户。大区制的主要缺点是系统容量不大，为
了克服这一限制，适合更大范围（大城市）、
更多用户的服务，就必须采用小区制。小区制
一般是指覆盖半径为 2～ 10km的多个无线区链
合而形成整个服务区的制式，此时的基站发射功率很小（ 8～ 20W）。由于通常将小区绘制
成六角形（实际小区覆盖地域并非六角形），
多个小区结合后看起来很像蜂窝，因此称这种
组网为蜂窝网。
几种小区组网图案 (频率再用 )
( a ) 3 频率组网方式 ( b ) 7 频率组网方式 ( c ) 9 频率组网方式
1
23 1
23
2
31 7
16
6
5 4
45
7
2
3
21 3
46
2
4 5
1
5
98 7
6
97
3 1
8
4
7
基站
BTS
移动交换机
M S C
基站控制器
B S C
数据库
VLR/HLR
网络管理
公共电话网
PSTN
基站控制器
B S C
基站
BTS
基站
BTS
基站
BTS
手持机
HS
MS
移动台
MS
移动台
多址复用技术
多址连接技术（如图所示）是研究如何使众多的用
户共用公共的通信线路的一门技术。从移动通信系统的
构成来看，大部分移动通信系统都有若干个基站和更多
的移动台。基站要和许多移动台同时通信，因而基站通
常是多路的，有多个信道，而每个移动台只供一个用户
使用，是单路的。许多用户同时要求通话，以不同的移
动信道分隔，防止相互干扰。
频分复用
时分复用
卫星通信系统
? 卫星通信系统是将通信卫星作为空中中继
站，它能够将地球上某一地面站发射来的无线
电信号转发到另一个地面站,从而实现两个
或多个地域之间的通信。
? 根据通信卫星与地面之间的位置关系，可
以分为静止通信卫星 (或同步通信卫星 )和移动
通信卫星。静止通信卫星是轨道在赤道平面上的卫星，它离地面高度为 35 780 km，采用三
个相差 120° 的静止通信卫星就可以覆盖地球
的绝大部分地域 (两极盲区除外 )。
通信卫星
空中移动站
陆上移动站
地方站
地方站
海上移动站
中央站
通信枢纽
海军舰艇站
远洋轮船站
蓝牙技术
“蓝牙”的由来
?, 蓝牙, 这个名字的来历颇具传奇色彩 。 公元
10世纪的北欧正值动荡年代, 各国之间战争频繁, 丹
麦国王哈拉德二世挺身而出, 到处疾呼和平 。 经过他
的不懈努力, 战争终于停止, 各方领袖坐到了谈判桌
前, 至此, 四分五裂的挪威和丹麦得以统一 。 关于这
位国王的名字有两种说法：一种说法是他的全名是
Harald Blatand,Blatand在英语中意思为, 蓝牙,
（ Bluetooth） ；还有一种说法是这位英雄的丹麦国王
酷爱吃蓝梅, 以致于牙齿都被染成了蓝色, 因此, 蓝
牙, （ Bluetooth） 成了他的绰号 。
? 1000年后的今天, 世界范围内电子设备技
术高速发展 。 瑞典的爱立信公司于 1994年成立
了一个专项科研小组, 对移动电话及其附件的
低能耗, 低费用无线连接的可能性进行研究,
他们的最初目的在于建立无线电话与 PC卡,
耳机及桌面设备等产品的连接 。 但是随着研究
的深入, 科研人员越来越感到这项技术所独具
的个性和巨大的商业潜力, 同时也意识到凭借
一家企业的实力根本无法继续研究, 于是, 爱
立信将其公诸于世, 并极力说服其他企业加入
到它的研究中来 。
? 他们共同的目标是建立一个全球性的小范围
无线通信技术，并将此技术命名为“蓝牙”，来
表达要将这种全新的无线传输技术在全球推广，
并实现全球通用的雄心。
? 1998年 2月，瑞典爱立信（ ERICSSON）、芬
兰诺基亚（ NOKIA）、日本东芝（ TOSHIBA）、
美国 IBM和英特尔（ Intel）公司五家著名厂商，组
成了一个特殊利益集团（有的书译为特别兴趣小
组） SIG（ Special Interest Group）。之后，蓝牙引
起了越来越多企业的关注。
? 1999年 11月, 比尔 ·盖茨专程到拉斯维加斯一
间只有 11名员工的小公司访问, 只因这家公司已
研制成功一种含蓝牙技术的胸卡, 随后, 微软便
宣布加入 SIG。 目前, 包括索尼, 惠普, 戴尔在
内的 2500多家公司都签署了相关协议加入该组织,
共享这一先进技术, 而且数目还在不断的增长,
从而在全球范围内掀起了一股蓝牙热潮 。 这么多
的精英公司集中在一项技术的大旗下, 在商业史
上是史无前例的, 一项公开的全球统一的技术规
范得到了工业界如此广泛的关注和支持, 也是以
往所罕见的 。 这说明基于此项技术的产品具有广
阔的应用前景和巨大的潜在市场 。
蓝牙技术概述
? 蓝牙是一个开放性的无线通信标准,
设计者的初衷是用隐形的连接线代替线
缆 。 其目标和宗旨是：保持联系, 不靠
电缆, 拒绝插头, 并以此重塑人们的生
活方式 。 它将取代目前多种电缆连接方
案, 通过统一的短程无线链路, 在各信
息设备之间可以穿过墙壁或公文包, 实
现方便快捷, 灵活安全, 低成本小功耗
的话音和数据通信 。
? 它推动和扩大了无线通信的应用范
围, 使网络中的各种数据和语音设备能
互连互通, 从而实现个人区域内的快速
灵活的数据和语音通信 。, 蓝牙, 技术
的目的是使特定的移动电话, 便携式电
脑以及各种便携式通信设备的主机之间
在近距离内实现无缝的资源共享 。
无线局域网
在这个“网络就是计算机”的时代，伴随着有线网络的
广泛应用，以快捷高效，组网灵活为优势的无线网络技术也
在飞速发展。无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结
合的产物。从专业角度讲，无线局域网利用了无线多址信道
的一种有效方法来支持计算机之间的通信，并为通信的移动
化、个性化和多媒体应用提供了可能。通俗地说，无线局域
网（ Wireless local-area network,WLAN）就是在不采用传统
缆线的同时，提供以太网或者令牌网络的功能，如图所示
室内无绳电话系统
无绳电话机实质上是全双工无线电台与有线市话系统
及逻辑控制电路的有机组合，它能在有效的场强空间内通
过无线电波媒介，实现副机与座机之间的“无绳”联系。
简单地说，无绳电话机就是将电话机的机身与手柄分离成
为主机（母机）与副机（子机）两部分，主机与市话网用
户电话线连接，副机通过无线电信道与主机保持通信，不
受传统电话机手柄话绳的限制。
? 未来通信系统展望
目标是实现：个人通信系统 (PCN)
? 无论任何人 (Whoever)
? 在任何时候 (Whenever)
? 在任何地方 (Wherever)
? 与另一个人 (Whomever)
? 进行任何类型 (Whatever)
个人通信 (PC),任何人在任何时间与任何地
点以任何形式的通信
“任何时间” 要求支持动中通, 无线通信是前提
“任何人” 要求支持巨大用户量, 频谱资源有限
“任何地点” 要求无缝覆盖, 传输能力有限
“任何形式” 要求多媒体, 处理能力有限
21世纪我们将进入信息社会 —— 一个以人为本、更加注重精神粮食的
社会，人性、环境和信息将成为这个社会的关键词。因此在 21世纪的信息
通信系统必须围绕以人为本来进行研究开发。潜在的研究方向包括：如何
满足人性的需求和充分利用五个感官（触、尝、听、看、闻）及人工智能；
如何通过智能化来补充人的能力；如何通过机器人和可佩带设备来实现新
的通信方式；如何克服通信质量的限制来扩大人的空间。
在人类通信中，如何很好地实现感情的相互传递是今后十分重要的课
题。虽然可视电话和虚拟现实能够完成用户影像和活动情况（在电脑空间
的有限范围之内）的传递，但是对传递感情而言它们是远远不够的。如果
我们能把声音、图像或数据加在一起，再加入真实的感觉（包括通信时的
感情、用户周围的氛围以及用户实际活动情况），那么就有可能建立更加
充满感情的通信方式，有人把这种通信方式称作“遥现”（Ｔｅｌｅｐｒ
ｅｓｅｎｃｅ）。例如，日本现正在开发一种叫“替身”（Ａｖａｔａｒ）
的接口。这种接口能把你自己的实际感觉传送给有形的机器人，利用手势
和机器人的摄像头来遥控机器人，完成与另一方的通信。人的脑电波、肌
电能力和其它生物信息通过无线网传给替身机器人，此机器人不仅用作虚
拟替身，而且还用作有重量和大小的实际替身。这种全新的无线通信方式
的应用领域将极其广泛，包括公共场所、住家和娱乐场所等。
? 模拟通信与数字通信
? 电话通信原理
第六章 通信基础
模拟通信原理及其应用、数字通信原理及其应
用、模拟通信与数字通信的比较
电话机的基本组成及工作原理、交换技术、呼
叫处理过程
什么是通信？通信系统的组成及分类、通信的发
展动态
? 移动通信
移动通信概述、移动通信的组成、蜂窝移
动技术、其它移动通信系统、移动通信发
展趋势
? 未来通信系统的展望
未来通信系统的发展趋势
通信的基本概述
? 什么是通信？
从古到今，人类的社会活动总离不开消息的传递和交
换，古代的消息树、烽火台，以及现代社会的文字、书信、
电报、电话、广播、电视、遥控、遥测等，这些都是消息
传递的方式或信息交流的手段。人们可以用语言、文字、
数据或图像等不同的形式来表达信息。
通信的根本目的在于传输含有信息的消息，否则，就
失去了通信的意义。基于这种认识,“通信”也就是
“信息传输”或“消息传输”。
? 通信,communication,信息交流
? Telecommunication,电信号的处理和传输
? 信息社会,信息网，通信网
信息 语言 文字 图像
人力
马力
电话、广播
邮政
电报
烽火台
电视 多媒体
信息社会
通信和通信系统的概念
通信的定义,是指由一地向另一地进行消息的有
效传递。
通信的目的,就是传递消息。
通信的书面定义,利用电子等技术手段，借助电信号
（含光信号）实现从一地向另一地
进行消息的有效传递称为通信。
通信系统,通信中所需要的一切技术设备和传
输媒质构成的总体。
通信系统的组成
? 通信系统的定义与组成
用于进行通信的设备硬件, 软件和传输介质的
集合叫做通信系统 。 需要强调的是, 过去对通信系统
的定义没有软件部分, 但随着计算机进入通信系统,
通信软件就成为组成通信系统的基本要素, 因此我们
在定义中加入软件这一模块 。
从硬件上看, 通信系统主要由信源, 信宿, 传输
介质和收信, 发信设备五部分组成, 如图所示 (注意,
图中的噪声源可以理解为是通信系统的一部分, 因为
在实际应用中, 一个通信系统无法彻底消除干扰 )。
通信系统的一般模型
信源 发送设备 信道 接收设备 信宿
噪声源
发送端 接收端
模拟通信系统的一般模型
? 信源（信息源，也称发终端）,把待传输的消息转换成原始电
信号，如电话系统中电话机可看成是信源。
? 发送设备,将信源和信道匹配起来，即将信源产生的原始电信
号（基带信号）变换成适合在信道中传输的信号。
? 信道,信号传输的通道，可以是有线的，也可以是无线的，甚
至还可以包含某些设备。
? 接收设备,任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始
电信号来。
? 信宿,传输信息的归宿点，将复原的原始电信号转换成相应的
消息。
? 噪声源,不是人为加入的设备，而是通信系统中各种设备以及
信道中所固有的，并且是人们所不希望的。噪声的来源是多样
的，它可分为内部噪声和外部噪声，而且外部噪声往往是从信
道引入的，因此，为了分析方便，把噪声源视为各处噪声的集
中表现而抽象加入到信道。
比如电话通信系统就包括：送话器、
电线、交换机、载波机、受话器等要素。
广播通信系统包括麦克风、放大器、发
送设备、无线电波、收音机等。两个通
信系统实例示意图如图所示。
通信系统实例示意图
发射设备 接收设备
( a ) 有线长途电话系统示意图
( b ) 广播通信系统示意图
载波机 载波机
导线
话筒
扬声器
通信系统的分类
1.按信号特征分类
根据信道传输信号种类的不同, 通
信系统可分为两大类：模拟通信系统和
数字通信系统 。 信道中传输模拟信号的
系统称为模拟通信系统, 如大家熟悉的
电话, 广播和电视系统；信道中传输数
字信号的系统称为数字通信系统 (模型如
图所示 ),比如数字电话通信系统 。
信源
信道
模拟通信 信宿
信源 信宿
信道
数字通信
数据通信
信道
信源 信宿
( b ) 三种通信系统示意图
( a ) 数字通信系统模型
根据通信技术的现状，我们认为应该在传统
分类方式的基础上，结合信源和信宿所处理的信
号种类对通信系统重新进行分类。这样，我们就
把通信系统分为三种：模拟通信系统、数字通信
系统和数据通信系统。
(1)模拟通信一般指的是信源发出的、信宿接
收的和信道传输的都是模拟信号的通信过程或方
式。因此，模拟通信系统可以说是以模拟信道传
输模拟信号的系统。
(2)数字通信是指信源发出和信宿接收的
是模拟信号，而信道传输的是数字信号的通信
过程或方式。因此，数字通信系统可以说是以
数字信号的形式传输模拟信号的系统。
(3)数据通信是随计算机和计算机网络的
发展而出现的一种新的通信方式，它是指信源、
信宿处理的都是数字信号，而传输信道既可以
是数字信道也可以是模拟信道的通信过程 (方
式 )。通常，数据通信主要指计算机 (或数字终
端 )之间的通信。
2,按消息传送的方向与时间分
通信方式可分为单工通信, 半双工通信及全
双工通信三种 。
发 端 收 端信 道
终
端
A
终
端
B
信 道
发
收
收
发
终
端
A
终
端
B
信 道
信 道
发
收
收
发
( a ) 单 工
( b ) 半 双 工
( c ) 全 双 工
? 根据信号传输方向与传输时间的不同，任意两点
间的通信方式可分为单工通信 (Simplex)：在任何一个
时刻，信号只能从甲方向乙方单向传输，甲方只能发
信，乙方只能收信。比如广播电台与收音机、电视台
与电视机的通信 (点到多点 )、遥控玩具、航模 (点到点 )、
寻呼等均属此类。
? 半双工通信 (Half―Duplex),在任何一个时刻, 信
号只能单向传输, 或从甲方向乙方, 或从乙方向甲方,
每一方都不能同时收, 发信息 。 比如对讲机, 收发报
机以及问询, 检索等之间的通信 。
? 双工通信 (Full―Duplex),在任何一个时刻, 信号
能够双向传输, 每一方都能同时进行收信与发信工作 。
比如普通电话, 手机 。
3,按数字信号排序分
可将通信方式分为串行传输和并行传输。
发
送
设
备
串 序 和 并 序 传 输 方 式
接
收
设
备
发
送
设
备
接
收
设
备
( a ) 串 序 传 输 ( b ) 并 序 传 输
并行通信
并行传输是将代表信息的数字序列以成组的方式在两条或
两条以上的并行信道上同时传输。并行传输的优点是节省
传输时间，但需要传输信道多,设备复杂,成本高,故较
少采用,一般适用于计算机和其他高速数字系统，特别适
用于设备之间的近距离通信。
串行通信
串行传输是数字序列以串行方式一个接一个地在一条信道上
传输 。 通常, 一般的远距离数字通信都采用这种传输方式 。
4,按通信网络形式分
节 点
# 1
节 点
# 2
节 点
# 3
节 点
# n
节 点
# 1
节 点
# 2
节 点
# 3
节 点
# n
交 换 机
节 点
# 1
节 点
# 2
节 点
# 3
节 点
# n
节 点
# 1
节 点
# 2
节 点
# 3
节 点
# 4
节 点
# 5
节 点
# 6
节 点
# 7
节 点
# 8
交 换 机
总线型网络 星型网络
环型网络混合型网络
模拟通信系统
模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统。
我们知道，信源发出的原始电信号是基带信号，基带的含
义是指信号的频谱从零频附近开始，如语音信号为
300~3400Hz,图像信号为 0~6MHz。由于这种信号具有频
率很低的频谱分量,一般不宜直接传输，这就需要把基带
信号变换成其频带适合在信道中传输的信号，并可在接收
端进行反变换。完成这种变换和反变换作用的通常是调制
器和解调器。经过调制以后的信号称为已调信号。
已调信号有三个基本特性：
（ 1）携带有消息；
（ 2）适合在信道中传输
（ 3）频谱具有带通形式，且中心频率远
离零频。
信源 调制器 信道 解调器 信宿
噪声源
发送端 接收端
图1 - 2 模拟通信系统模型模拟通信系统的模型
调制的概念
调制是通信原理中一个十分重要的
概念，是一种信号处理技术。无论在模
拟通信、数字通信还是数据通信中都扮
演着重要角色。
那么为什么要对信号进行调制处理？
什么是调制呢？我们先看看下面的例子。
我们知道, 通信的目的是为了把信息向
远处传递 （ 传播 ）,那么在传播人声时, 我们
可以用话筒把人声变成电信号, 通过扩音机放
大后再用喇叭 （ 扬声器 ） 播放出去 。 由于喇叭
的功率比人嗓大得多, 因此声音可以传得比较
远 （ 见扩音示意图 ） 。 但如果我们还想将声音
再传得更远一些, 比如几十千米, 几百千米,
那该怎么办？ 大家自然会想到用电缆或无线电
进行传输, 但会出现两个问题, 一是铺设一条
几十千米甚至上百千米的电缆只传一路声音信
号, 其传输成本之高, 线路利用率之低,
扩音示意图
话筒
扩音机
扬声器
人们是无法接受的；二是利用无线电通信
时, 需满足一个基本条件, 即欲发射信号的波
长 （ 两个相邻波峰或波谷之间的距离 ） 必须能
与发射天线的几何尺寸可比拟, 该信号才能通
过天线有效地发射出去 （ 通常认为天线尺寸应
大于波长的十分之一 ） 。 而音频信号的频率范
围是 20Hz～ 20kHz,最小的波长为
8
4
3
3 1 0 1,5 1 0 ( )
2 0 1 0
c m
f
? ?? ? ? ?
?
式中, λ为波长 （ m） ； c为电磁波传播速度 （ 光速 ）
（ m/s） ； f为音频 （ Hz） 。
可见, 要将音频信号直接用天线发
射出去, 其天线几何尺寸即便按波长的
百分之一取也要 150米高 （ 不包括天线底
座或塔座 ） 。 因此, 要想把音频信号通
过可接受的天线尺寸发射出去, 就需要
想办法提高欲发射信号的频率 （ 频率越
高波长越短 ） 。
m ( t )
O
t
A
0
＋ m ( t )
O
t
O
O
t
t
c o s ?
c
( t )
s
AM
( t )
1
M ( ? )
? A
0
－ ?
H
?
H
?
－ ?
c
?
c
? A
0
S
AM
( ? )
0
2
1
?
0
信号调制
通过上述调制方法, 我们就可以将
多路调制信号分别调制到不同频率的载
波上去, 只要它们的频谱在频域上不重
叠, 我们就可以想办法把它们分别提取
出来, 实现频分复用 。 同样, 我们也可
将一低频信号调制到一个高频载波上去,
完成低到高的频率变换, 从而通过几何
尺寸合适的天线将信号发射出去 。
频率调制波形
数字通信系统
数字通信系统模型
1） 信源编码：
信源编码的作用之一是设法减少码元数目和降
低码元速率, 即通常所说的数据压缩 。 码元速率将
直接影响传输所占的带宽, 而传输带宽又直接反映
了通信的有效性 。 作用之二是, 当信息源给出的是
模拟语音信号时, 信源编码器将其转换成数字信号,
以实现模拟信号的数字化传输 。
2） 信道编码：
数字信号在信道传输时, 由于噪声, 衰落以及人
为干扰等, 将会引起差错 。 为了减少差错, 信道编
码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分
（ 监督元 ）, 组成所谓, 抗干扰编码, 。 接收端的
信道译码器按一定规则进行解码, 从解码过程中发
现错误或纠正错误, 从而提高通信系统抗干扰能力,
实现可靠通信 。
3） 数字调制与解调：
数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到
高频处, 形成适合在信道中传输的频带信号 。 基
本的数字调制方式有振幅键控 ASK,频移键控 FSK、
绝对相移键控 PSK,相对 （ 差分 ） 相移键控 DPSK。
对这些信号可以采用相干解调或非相干解调还原为
数字基带信号 。 对高斯噪声下的信号检测, 一般用
相关器接收机或匹配滤波器实现 。
2ASK调制 2ASK 解调
FSK调制波形 FSK解调波形
模拟信号的数字传输
因数字通信系统具有许多优点而成为当今
通信的发展方向。然而自然界的许多信息经各
种传感器感知后都是模拟量，例如电话、电视
等通信业务，其信源输出的消息都是模拟信号。
若要利用数字通信系统传输模拟信号，一般需
（ 1） 把模拟信号数字化,即模数转换 A/D）；
（ 2） 进行数字方式传输；
（ 3） 把数字信号还原为模拟信号,即数模转换
（ D/A）。
脉冲编码调制（ PCM）
脉冲编码调制 (PCM)简称脉码调制, 它是一种用一组二进
制数字代码来代替连续信号的抽样值, 从而实现通信的方式 。
由于这种通信方式抗干扰能力强, 它在光纤通信, 数字微波
通信, 卫星通信中均获得了极为广泛的应用 。
PCM是一种最典型的语音信号数字化的波形编码方式,
其系统原理框图如图所示 。 首先, 在发送端进行波形编码 (主
要包括抽样, 量化和编码三个过程 ),把模拟信号变换为二进
制码组 。 编码后的 PCM码组的数字传输方式可以是直接的基
带传输, 也可以是对微波, 光波等载波调制后的调制传输 。
在接收端, 二进制码组经译码后还原为量化后的样值脉冲序
列, 然后经低通滤波器滤除高频分量, 便可得到重建信号 。
PCM系统原理框图
抽样
m ( t )
量化 编码 信道
译码
低通
滤波
m
s
( t )
A / D 变化
m
q
( t )
m ( t ) m q ( t )
干扰
7
5
3
1
0
2.22
4.38 5.24
2.91
M ＝ 8
量化电平数
T
s
t
2.22 4.38 5.24 2.91
2 4 5 3
精确抽样值
量化值
P CM 码组
O
0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1
…
t
t
…
O
单极性传输
码
双极性传输
码
时隙
数字通信的主要特点
1,数字通信的主要优点
（ 1）抗干扰能力强；
（ 2）差错可控；
（ 3）易加密；
（ 4） 易于与现代技术相结合 。
2,需待解决的问题
（ 1）提高频带利用 ；
（ 2）简化系统设备结构。
数字通信的许多优点都是用比模拟通信占据更宽的系统
频带为代价而换取的。以电话为例，一路模拟电话通常只
占据 4kHz带宽，但一路接近同样话音质量的数字电话可能
要占据 20～ 60kHz的带宽，因此数字通信的频带利用率不
高。另外，由于数字通信对同步要求高，因而系统设备比
较复杂。不过，随着新的宽带传输信道（如光导纤维）的
采用,窄带调制技术和超大规模集成电路的发展，数字通
信的这些缺点已经弱化。随着微电子技术和计算机技术的
迅猛发展和广泛应用，数字通信在今后的通信方式中必将
逐步取代模拟通信而占主导地位。
电话通信
1905年 芝加哥直立台式电话机
这个俗称“大肚皮”的电话机中
间有一个用酚醛树脂制成凸出部
分，便于使用人紧握。这个电话
机在美国北加州的一个老药房里
被发现。
今天
用于 IP 网络上进行语音通信且
实用性及可管理性极高的 VoIP终端
产品，可用于企业内部网络、电信
级 IP 电话运营网络及具有
INTERNET接入的用户。能与公用
交换电话网络（ PSTN）中的普通
电话相互通话,在运营商的支持下，
通讯费用极为低廉。也可以作为各
个专有网络中一种性价比、稳定性
极高并最符合传统使用习惯的通信
工具
电话机的原理
电话通信是通过声能与电能相互转换、并利用
“电”这个媒介来传输语言的一种通信技术。两个用
户要进行通信，最简单的形式就是将两部电话机用一
对线路连接起来。
a) 当发话者拿起电话机对着送话器讲话时，声带的振
动激励空气振动，形成声波。
b) 声波作用于送话器上，使之产生电流，称为话音电
流。
c) 话音电流沿着线路传送到对方电话机的受话器内，
d) 而受话器作用与送话器刚好相反 --把电流转化为声
波，通过空气传至人的耳朵中。
主 叫 摘 用 户 机
主 叫 用 户 线 路 空 闲
用 户 拨 号,送 出 所 拨 号 码 信
送 线 路 忙 音 信 号
送 出 拨 号 信 息
中 央 处 理 机 分 析 拨 号 信 息
被 叫 用 户 线 路 空 闲
送 出 振 铃 信 号
交 换 处 理 机 停 送 铃 流
被 叫 用 户 摘 机 应 答
交 换 机 接 通 话 路
主, 被 叫 用 户 话 毕 挂
交 换 机 拆 除 通 话 线 路
交 换 机 将 挂 机 用 户 示 闲 且 给 未
挂 机 用 户 送 忙 音 信 号
Y
N
Y
N
Y
N
Y
N
电话呼叫流程
电话通信网
? 电话通信网是进行交互型话音通信，开放电话业务的电信
网，简称电话网。它是一种电信业务量最大，服务面积最广的
专业网，可兼容其它许多种非话业务网，是电信网的基本形式
和基础，包括本地电话网、长途电话网和国际电话网。
? 电话网采用电话交换方式，主要由四部分组成：发送和接
收电话信号的用户终端设备、进行电路交换的交换设备、连接
用户终端和交换设备的线路和交换设备之间的链路。
? 电话网基本结构形式分为多级汇接网和无级网两种。我国
电话网由四级长途交换中心和一级本地网端局组成五级结构。
其中一、二、三、四级的长途交换中心构成长途电话网，由本
地网端局和按需要设置的汇接局组成本地电话网。
? 除了以传递电话信息为主的业务网外，一个完整的电话通
信网还需要有若干个用以保障业务网正常运行、增强网路功能、
提高网路服务质量的支撑网路。支撑网中传递的是相应的监测
和控制信号。支撑网包括同步网、公共信道信令网、信输监控
网和网路管理网等。
VoIP
? VoIP是传输语音的一种方式，它把
语音分解成构成数据的字节通过互联网
传输到目的地。在目的地，这些被传输
过来的字节再被还原成语音。你的语音
就像网页及音频文件等其他互联网数据
一样在网络上传输。普通电话要求用户
使有一个专用电路，而 VoIP是利用所有
用户共享的互联网空间。因此,VoIP技
术的效率要高于普通电话技术。
IP 电话
IP 电话
移动通信的概念
? 所谓移动通信，是指通信双方或至少一
方是在运动中实现信息传输的过程或方式。例
如移动体（车辆、船舶、飞机、人）与固定点
之间、或移动体之间的通信等等。从上述移动
通信的概念中我们可以看到，移动通信其实很
早就有，比如，飞机与机场之间、飞机与飞机
之间的通信；船舶与码头之间、船舶与船舶之
间的通信；野战部队与指挥部之间、野战部队
与野战部队之间的通信等等都属于移动通信的
范畴。
移动通信技术的发展概况
? 移动通信的发展从总体上讲可以分为三个阶段,也称为三代 。
? 1.第一代（ 1G,1Generation） —— 模拟移动通
信系统
? 从 1946年美国使用 150MHz单个汽车无线
电话开始到 20世纪 90年代初, 是移动通信发展
的第一阶段 。 因为调制前信号都是模拟的, 也
称模拟移动通信系统 。 第一代移动通信的主要
特征为模拟技术, 可分为蜂窝, 无绳, 寻呼和
集群等多类系统, 每类系统又有互不兼容的技
术体制 。
? 2,第二代 （ 2G） ——数字移动通信系统
? 这时候移动通信系统的主要特征是采用了数字技
术 。 虽然仍是多种系统, 但每种系统的技术体制有所减
少 。 数字蜂窝移动系统有 GSM,DAMPS,CDMA三种,
数字无绳电话有 DECT,PHS等几种, 高速寻呼有 FLEX、
APCO,ERMES三种 。 当时, 北美, 欧洲, 日本根据各
自的情况相继制定了三种不同的数字蜂窝系统标准, 即
北美的 IS― 54,欧洲的 GSM,日本的 JDC（ 后改为
PDC）, 并都在 20世纪 90年代初生产出了实际的商用系
统 。 1991年 7月 GSM系统开始投入使用 。 1992年美国提
出了 CDMA技术的蜂窝系统的建议, 1993年被蜂窝电话
工业协会 （ CTIA） 和电信工业协会 （ TIA） 批准为中期
标准 95～ 98（ IE95～ IE98） 。 这时的 CDMA系统也称为
窄带 CDMA系统 （ N―CDMA ） 。
? 3.第三代（ 3G） —— IMT―2000 移动通信系统
? 随着移动通信技术的发展, 国际电联在此
基础上制定公众移动通信系统的国际标准 。 目
前, IMT― 2000标准已经基本确定, 设备生产
商和运营商正致力于 3G产品和市场的开发 。
第三代移动通信系统以全球通用, 系统综合作
为基本出发点, 以图建立一个全球范围的移动
通信综合业务数字网, 提供与固定电话网业务
兼容, 质量相当的多种话音和非话音业务 。
? 由信息产业部电信科学技术研究院代表中
国提出的 TD―SCDMA 标准提案被国际电联采
纳为世界第三代移动通信（ 3G）无线接口技
术规范建议之一。 2000年 5月，国际电联无线
大会上又正式将 TD―SCDMA 列入世界 3G无
线传输标准之一。 TD―SCDMA 的成功，结束
了中国在电信标准领域零的空白历史，为扭转
中国移动通信制造业长期以来的被动局面提供
了十分难得的机遇。
移动通信系统的组成
? 移 动 通 信 系 统 一 般 由 移 动 台
（ MS,Mobile Set ）, 基站 （ BS,Base
Station ）, 移 动 业 务 交 换 中 心
（ MSC,Mobile Switch Center） 等组成,
如图所示 。
? 基站和移动台设有收、发信机和天线等设
备。每个基站都有一个可靠通信的服务范围，
称为无线小区（通信服务区）。无线小区的大
小，主要由发射功率和基站天线的高度决定。
根据服务面积的大小可将移动通信网分为大区
制、中区制和小区制（ Cellular System）三种。
大区制是指一个通信服务区（比如一个城市）
由一个无线区覆盖，此时基站发射功率很大
（ 50W或 100W以上，对手机的要求一般为 5W
以下），无线覆盖半径可达 25km以上。
? 其基本特点是，只有一个基站，覆盖面积
大，信道数有限，一般只能容纳数百到数千个
用户。大区制的主要缺点是系统容量不大，为
了克服这一限制，适合更大范围（大城市）、
更多用户的服务，就必须采用小区制。小区制
一般是指覆盖半径为 2～ 10km的多个无线区链
合而形成整个服务区的制式，此时的基站发射功率很小（ 8～ 20W）。由于通常将小区绘制
成六角形（实际小区覆盖地域并非六角形），
多个小区结合后看起来很像蜂窝，因此称这种
组网为蜂窝网。
几种小区组网图案 (频率再用 )
( a ) 3 频率组网方式 ( b ) 7 频率组网方式 ( c ) 9 频率组网方式
1
23 1
23
2
31 7
16
6
5 4
45
7
2
3
21 3
46
2
4 5
1
5
98 7
6
97
3 1
8
4
7
基站
BTS
移动交换机
M S C
基站控制器
B S C
数据库
VLR/HLR
网络管理
公共电话网
PSTN
基站控制器
B S C
基站
BTS
基站
BTS
基站
BTS
手持机
HS
MS
移动台
MS
移动台
多址复用技术
多址连接技术（如图所示）是研究如何使众多的用
户共用公共的通信线路的一门技术。从移动通信系统的
构成来看，大部分移动通信系统都有若干个基站和更多
的移动台。基站要和许多移动台同时通信，因而基站通
常是多路的，有多个信道，而每个移动台只供一个用户
使用，是单路的。许多用户同时要求通话，以不同的移
动信道分隔，防止相互干扰。
频分复用
时分复用
卫星通信系统
? 卫星通信系统是将通信卫星作为空中中继
站，它能够将地球上某一地面站发射来的无线
电信号转发到另一个地面站,从而实现两个
或多个地域之间的通信。
? 根据通信卫星与地面之间的位置关系，可
以分为静止通信卫星 (或同步通信卫星 )和移动
通信卫星。静止通信卫星是轨道在赤道平面上的卫星，它离地面高度为 35 780 km，采用三
个相差 120° 的静止通信卫星就可以覆盖地球
的绝大部分地域 (两极盲区除外 )。
通信卫星
空中移动站
陆上移动站
地方站
地方站
海上移动站
中央站
通信枢纽
海军舰艇站
远洋轮船站
蓝牙技术
“蓝牙”的由来
?, 蓝牙, 这个名字的来历颇具传奇色彩 。 公元
10世纪的北欧正值动荡年代, 各国之间战争频繁, 丹
麦国王哈拉德二世挺身而出, 到处疾呼和平 。 经过他
的不懈努力, 战争终于停止, 各方领袖坐到了谈判桌
前, 至此, 四分五裂的挪威和丹麦得以统一 。 关于这
位国王的名字有两种说法：一种说法是他的全名是
Harald Blatand,Blatand在英语中意思为, 蓝牙,
（ Bluetooth） ；还有一种说法是这位英雄的丹麦国王
酷爱吃蓝梅, 以致于牙齿都被染成了蓝色, 因此, 蓝
牙, （ Bluetooth） 成了他的绰号 。
? 1000年后的今天, 世界范围内电子设备技
术高速发展 。 瑞典的爱立信公司于 1994年成立
了一个专项科研小组, 对移动电话及其附件的
低能耗, 低费用无线连接的可能性进行研究,
他们的最初目的在于建立无线电话与 PC卡,
耳机及桌面设备等产品的连接 。 但是随着研究
的深入, 科研人员越来越感到这项技术所独具
的个性和巨大的商业潜力, 同时也意识到凭借
一家企业的实力根本无法继续研究, 于是, 爱
立信将其公诸于世, 并极力说服其他企业加入
到它的研究中来 。
? 他们共同的目标是建立一个全球性的小范围
无线通信技术，并将此技术命名为“蓝牙”，来
表达要将这种全新的无线传输技术在全球推广，
并实现全球通用的雄心。
? 1998年 2月，瑞典爱立信（ ERICSSON）、芬
兰诺基亚（ NOKIA）、日本东芝（ TOSHIBA）、
美国 IBM和英特尔（ Intel）公司五家著名厂商，组
成了一个特殊利益集团（有的书译为特别兴趣小
组） SIG（ Special Interest Group）。之后，蓝牙引
起了越来越多企业的关注。
? 1999年 11月, 比尔 ·盖茨专程到拉斯维加斯一
间只有 11名员工的小公司访问, 只因这家公司已
研制成功一种含蓝牙技术的胸卡, 随后, 微软便
宣布加入 SIG。 目前, 包括索尼, 惠普, 戴尔在
内的 2500多家公司都签署了相关协议加入该组织,
共享这一先进技术, 而且数目还在不断的增长,
从而在全球范围内掀起了一股蓝牙热潮 。 这么多
的精英公司集中在一项技术的大旗下, 在商业史
上是史无前例的, 一项公开的全球统一的技术规
范得到了工业界如此广泛的关注和支持, 也是以
往所罕见的 。 这说明基于此项技术的产品具有广
阔的应用前景和巨大的潜在市场 。
蓝牙技术概述
? 蓝牙是一个开放性的无线通信标准,
设计者的初衷是用隐形的连接线代替线
缆 。 其目标和宗旨是：保持联系, 不靠
电缆, 拒绝插头, 并以此重塑人们的生
活方式 。 它将取代目前多种电缆连接方
案, 通过统一的短程无线链路, 在各信
息设备之间可以穿过墙壁或公文包, 实
现方便快捷, 灵活安全, 低成本小功耗
的话音和数据通信 。
? 它推动和扩大了无线通信的应用范
围, 使网络中的各种数据和语音设备能
互连互通, 从而实现个人区域内的快速
灵活的数据和语音通信 。, 蓝牙, 技术
的目的是使特定的移动电话, 便携式电
脑以及各种便携式通信设备的主机之间
在近距离内实现无缝的资源共享 。
无线局域网
在这个“网络就是计算机”的时代，伴随着有线网络的
广泛应用，以快捷高效，组网灵活为优势的无线网络技术也
在飞速发展。无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结
合的产物。从专业角度讲，无线局域网利用了无线多址信道
的一种有效方法来支持计算机之间的通信，并为通信的移动
化、个性化和多媒体应用提供了可能。通俗地说，无线局域
网（ Wireless local-area network,WLAN）就是在不采用传统
缆线的同时，提供以太网或者令牌网络的功能，如图所示
室内无绳电话系统
无绳电话机实质上是全双工无线电台与有线市话系统
及逻辑控制电路的有机组合，它能在有效的场强空间内通
过无线电波媒介，实现副机与座机之间的“无绳”联系。
简单地说，无绳电话机就是将电话机的机身与手柄分离成
为主机（母机）与副机（子机）两部分，主机与市话网用
户电话线连接，副机通过无线电信道与主机保持通信，不
受传统电话机手柄话绳的限制。
? 未来通信系统展望
目标是实现：个人通信系统 (PCN)
? 无论任何人 (Whoever)
? 在任何时候 (Whenever)
? 在任何地方 (Wherever)
? 与另一个人 (Whomever)
? 进行任何类型 (Whatever)
个人通信 (PC),任何人在任何时间与任何地
点以任何形式的通信
“任何时间” 要求支持动中通, 无线通信是前提
“任何人” 要求支持巨大用户量, 频谱资源有限
“任何地点” 要求无缝覆盖, 传输能力有限
“任何形式” 要求多媒体, 处理能力有限
21世纪我们将进入信息社会 —— 一个以人为本、更加注重精神粮食的
社会，人性、环境和信息将成为这个社会的关键词。因此在 21世纪的信息
通信系统必须围绕以人为本来进行研究开发。潜在的研究方向包括：如何
满足人性的需求和充分利用五个感官（触、尝、听、看、闻）及人工智能；
如何通过智能化来补充人的能力；如何通过机器人和可佩带设备来实现新
的通信方式；如何克服通信质量的限制来扩大人的空间。
在人类通信中，如何很好地实现感情的相互传递是今后十分重要的课
题。虽然可视电话和虚拟现实能够完成用户影像和活动情况（在电脑空间
的有限范围之内）的传递，但是对传递感情而言它们是远远不够的。如果
我们能把声音、图像或数据加在一起，再加入真实的感觉（包括通信时的
感情、用户周围的氛围以及用户实际活动情况），那么就有可能建立更加
充满感情的通信方式，有人把这种通信方式称作“遥现”（Ｔｅｌｅｐｒ
ｅｓｅｎｃｅ）。例如，日本现正在开发一种叫“替身”（Ａｖａｔａｒ）
的接口。这种接口能把你自己的实际感觉传送给有形的机器人，利用手势
和机器人的摄像头来遥控机器人，完成与另一方的通信。人的脑电波、肌
电能力和其它生物信息通过无线网传给替身机器人，此机器人不仅用作虚
拟替身，而且还用作有重量和大小的实际替身。这种全新的无线通信方式
的应用领域将极其广泛，包括公共场所、住家和娱乐场所等。
