2 第1章 引言
了解通信系统中使用的关键设计原则和基本分析技术。 其次，因为涉及到的技术思想也出
现在计算机科学（CS）和电气工程（EE）的几个其他领域中，研究通信系统为引入更广泛
适用的概念提供了一个很好的背景。
在我们深入描述技术主题之前，我们想分享一些本书所采用的材料和方法背后的哲学思
想。 这些材料非常适合一学期的课程；在麻省理工学院，这门课程主要由大二学生选修，
他们的背景包括一些基本的编程知识（用于实验室）和一些概率和傅里叶级数的了解。
传统上，在教育和研究中，“低层次通信”被认为是电子工程的一个主题，主要涵盖了信息
在单个通信链路上如何传输的问题。 类似地，“网络”被认为是计算机科学的一个主题，主
要涵盖了如何构建由多个链路组成的通信网络的问题。 特别是，许多传统的数字通信课程
很少关注网络的构建和工作原理，而大多数计算机网络课程将物理链路上的通信细节视为
黑盒子。因此，很多人对其中一个主题有深入的了解，但很少有人在问题的每个方面都是
专家。 这种划分是解决这个庞大主题复杂性的一种方式。 本书的目标是理解数字通信的计
算机科学和电子工程两个重要方面的细节，并理解各种抽象方法如何允许系统的不同部分
进行设计和修改，而无需过多关注（甚至完全理解）系统中其他地方发生的事情。
保持通信系统中不同组件之间的强边界的一个缺点是，另一个组件中的工作原理细节
可能仍然是一个谜，即使对于实践工程师来说也是如此。 在通信系统的背景下，这种谜通
常表现为“在我的层面之上”或“在我的层面之下”的事物。 因此，尽管我们将在本书中欣赏
抽象边界的好处，但我们的一个重要目标是研究通信系统完整设计中涉及的最重要的原则
和思想。 我们的目标是向您传达这个领域的广度和深度。
我们涵盖了从源头（具有一些要传输的信息）到数据包（将消息分解为传输的单元）
再到比特（每个比特都是“0”或“1”）再到信号（通过物理通信链路发送的模拟波形，如电
线、光纤电缆、无线电或声波）。 我们研究了一系列通信网络，从最简单的点对点链接到
共享媒体（由一组共享共同物理通信介质的通信节点组成），再到更大的多跳网络，它们
本身连接到其他网络以形成更大的网络。
⌅ 1.2 主题
所有数字通信系统和网络的核心都面临着三个基本挑战：可靠性、共享性和可扩展性。 在
这门入门课程中，我们将花费大量时间讨论前两个问题，但对第三个问题的讨论时间较少
。
