《通信工程學科導論》本課件旨在為同學們提供通信工程學科的入門知識，幫助大家了解通信工程的發展歷程、關鍵技術以及未來的發展趨勢。主要內容概述學科介紹通信工程學科定義、研究方向和應用領域。發展歷程通信技術的演進，從早期的電報到現代的5G和衛星通信。系統概覽通信系統的基本組成部分，包括信號傳輸、調制解調等。應用領域通信工程在移動互聯網、物聯網、大數據等領域的應用場景。通信工程學科介紹通信工程是一門研究信息傳遞和處理的學科，涉及信號傳輸、網絡構建、數據處理、信息安全等多個方面。通信工程發展歷程11837年莫爾斯電報的發明，標志著通信工程的開端。21876年貝爾發明電話，開啟了語音通信時代。31901年馬可尼成功進行無線電跨洋通信，開創了無線通信時代。41948年香農提出信息論，為通信技術發展奠定了理論基礎。51973年第一代移動通信系統問世，開啟了移動通信時代。61990年代互聯網技術的普及，推動了信息網絡的發展。72000年代3G、4G移動通信技術，為移動互聯網發展提供了基礎。82020年代5G、6G通信技術，推動著萬物互聯時代的到來。通信系統結構概覽信息源產生需要傳輸的信息，例如語音、數據或圖像。信源編碼將信息轉換成適合傳輸的數字信號，提高傳輸效率。信道編碼增加冗余信息，提高抗干擾能力，保證信息傳輸的可靠性。調制將數字信號轉換成適合在信道中傳輸的模擬信號。通信系統分類無線通信利用無線電波進行信息傳輸，例如移動通信、衛星通信。有線通信利用電纜或光纖進行信息傳輸，例如電話線、光纖網絡。數字通信以數字信號進行信息傳輸，具有抗干擾能力強、傳輸效率高的特點。模擬通信以模擬信號進行信息傳輸，容易受到噪聲影響，但傳輸設備較為簡單。通信基礎技術1信號與系統信號的描述、分析和處理方法。2電路理論電路元件特性分析，為通信系統設計提供基礎。3電磁場理論電磁波的傳播規律，為無線通信設計提供理論支撐。4數字信號處理對數字信號進行處理，提高通信系統性能。5通信網絡網絡架構、協議標準，為信息傳輸和共享提供基礎。信號與系統基礎信號分類模擬信號、數字信號、連續信號、離散信號。信號分析時域分析、頻域分析，了解信號的特性和變化規律。系統分析線性系統、非線性系統，研究信號在系統中的傳輸和變化。電路理論基礎1電路元件電阻、電容、電感等基本元件特性。2電路分析基爾霍夫定律、疊加定理等分析方法。3電路設計根據通信系統需求設計電路，實現信號放大、濾波等功能。電磁場理論基礎1麥克斯韋方程組電磁場的基本規律，描述電磁波的傳播和變化。2電磁波傳播波長、頻率、速度等參數，影響電磁波的傳輸特性。3天線理論天線的設計和應用，實現電磁波的輻射和接收。數字信號處理基礎采樣將模擬信號轉換成數字信號，記錄信號的離散值。濾波去除噪聲，保留有用信號，提高信號質量。變換將時域信號轉換成頻域信號，方便分析和處理。量化將信號幅度值離散化，方便數字存儲和傳輸。通信網絡技術概要網絡拓撲網絡節點之間的連接方式，例如星型、環型或網狀。網絡協議規范網絡設備之間信息交換的規則和格式，確保通信的順利進行。網絡安全保護網絡系統免受攻擊和入侵，保障信息安全。公眾交換電話網1PSTN傳統的電話網絡，采用電路交換技術，實現點對點通信。2程控交換利用計算機控制交換設備，提高了電話網絡的效率和可靠性。3數字通信將模擬語音信號數字化，提高了傳輸質量和容量。移動通信網絡1G模擬通信時代，主要用于語音通信。2G數字通信時代，實現了語音和數據傳輸。3G高速數據傳輸，支持移動互聯網應用。4G超高速數據傳輸，支持高清視頻和在線游戲。5G萬物互聯，支持虛擬現實、自動駕駛等應用。互聯網技術概要TCP/IP協議互聯網協議，定義了網絡設備之間數據傳輸的標準。域名系統將域名解析成IP地址，方便用戶訪問網絡資源。網頁技術HTML、CSS、JavaScript等技術，構建網頁內容和交互界面。通信工程應用領域移動互聯網應用社交媒體微信、微博、抖音等社交平臺。電子商務淘寶、京東等網絡購物平臺。移動支付支付寶、微信支付等移動支付工具。在線教育慕課、網易云課堂等在線教育平臺。物聯網應用智能家居智能空調、智能冰箱、智能照明等。可穿戴設備智能手表、智能手環等。車聯網自動駕駛、車路協同等。工業互聯網智能制造、設備預測性維護等。大數據與云計算應用數據存儲云存儲服務，提供海量數據的存儲空間和管理功能。數據分析大數據分析平臺，從海量數據中提取有價值的信息。數據應用利用大數據分析結果，進行精準營銷、風險控制等應用。5G及6G通信技術15G高速率、低延遲、高容量，為萬物互聯提供基礎。26G超高速率、超低延遲、超高容量，推動著人工智能和虛擬現實等應用發展。光通信技術1光纖傳輸利用光纖進行信號傳輸，具有傳輸帶寬大、損耗低的特點。2光網絡基于光纖的網絡架構，提高了網絡傳輸能力和效率。3光器件光發射器、光接收器等光器件，實現光信號的轉換和處理。衛星通信技術衛星軌道地球同步軌道、極地軌道等，決定了衛星覆蓋范圍和傳輸性能。系統架構上行鏈路、下行鏈路、地面站等組成部分，實現信息的傳遞和接收。應用領域通信、導航、廣播、遙感等。通信系統安全防護信息加密對傳輸信息進行加密，防止竊聽和篡改。身份認證驗證用戶身份，防止非法用戶訪問系統。網絡防火墻阻止惡意攻擊，保護網絡安全。入侵檢測監測網絡異常活動，及時發現和阻止攻擊。通信工程師職業發展技術精進不斷學習新技術，提升專業技能，保持競爭優勢。項目經驗參與通信項目，積累實踐經驗，提升解決問題的能力。職業發展根據個人興趣和目標，選擇技術專家、管理人員等發展方向。通信工程專業就業方向通信運營商移動、聯通、電信等運營商，負責網絡建設和運營。通信設備制造商華為、中興、愛立信等設備制造商，負責通信設備研發和生產。互聯網公司阿里巴巴、騰訊、百度等互聯網公司，負責網絡服務和應用開發。科研機構從事通信技術研究和開發工作，推動通信技術創新。通信工程課程體系1基礎課程數學、物理、電路、信號處理等基礎學科。2專業課程通信原理、無線通信、網絡通信、數字信號處理等專業課程。3實踐課程實驗課程、項目實踐，將理論知識應用于實際問題。4創新課程科研訓練、科技競賽，培養創新能力和科研素養。通信工程實踐與創新實驗室實踐進行通信實驗，驗證理論知識，提升實踐能力。科技競賽參與通信領域的科技競賽，鍛煉團隊協作和創新能力。科研項目參與科研項目，探索前沿技術，推動學科發展。通信工程前沿技術趨勢6G通信更高的傳輸速率、更低的延遲，為萬物互聯提供更加強大的技術支撐