引言

通信原理看起来千头万绪，但其实有它内在的逻辑。掌握了它的逻辑，就能把各部分内容打通，事半功倍。本文就带大家理一下通信原理的逻辑。

我们首先建立通信系统的基本概念，理解模拟和数字通信，信源/信道/信宿的基本概念。

我们然后建立信号和噪声的随机过程描述，这包括它们的时域和频域表达。此后，我们对各种通信系统的分析，都是围绕着它们产生的信号的时域和频域表达展开的。

我们然后研究通信系统的两个关键性质：有效性和可靠性。有效性，指的是它要高效地利用资源。这些资源包括带宽、能量；可靠性指的是它在噪声的影响下，还能够被清晰、正确地识别，这包括信噪比和误码率。香农建立了关于通信系统有效性和可靠性的重要数学关系，这就是香农公式和香农极限。

香农给出的通信系统有效性和可靠性的基本公式，给我们很大启发。香农的工作让我们第一次认识到，通信是一个数学问题。因此，通信系统原理就诞生了。通信系统原理就是用数学的方法，来分析和设计通信系统。香农是通信系统原理的宗师。

我们然后学习模拟通信系统。它是所有通信系统的基石。我们分析它的有效性，即它的信号占据的带宽，及其功率利用率；也分析它的可靠性，即经过它传输后的、用户最后获得的信号的信噪比。

我们然后学习数字通信系统。它是当前几乎所有通信系统采取的形式。我们也分析它的有效性。这包括它的信号占据的带宽，或者带宽利用率；也分析它的可靠性，即经过它传输后的误码概率。具体来说，我们首先学习基带数字通信系统，它把代表离散符号的基带信号波形直接在信道（比如电线）上传输；我们然后学习频带通信系统，它把基带信号调制到高频上进行传输。我们最后学习最佳接收机。如它的名字所述，它是性能最佳的理想接收机。它即适用于基带，又适用于频带系统。

下面就让我们开始这一旅程吧。