전화통신은 전기통신의 하나로서, 말의 음파를 전류 또는 전파로 변조하여 멀리 떨어진 곳에 전달하고 이것을 다시 음성으로 바꾸는 복조를 통해 통화할 수 있게 한 통신수단이다. 하나의 송신에 대하여 다수의 수신을 원칙으로 하는 무선통신과는 달리 송 ·수 1:1의 통신이 원칙인 방식이다. 통신기술의 발달에 따라, 전송로의 일부에 무선을 포함하는 경우도 많고, 따라서 방송국 ·교환국 등과 단말수신자가 유선전송로로 결합되어 있을 때에는 유선통신으로 보는 것이 타당하다.

유선전화 변조방식은 SSB(Single Side Band)방식이라고 할 수 있다. 우선 변조에 관해 설명하자면, 진폭변조는 반송파의 진폭을 변조신호(송출신호)에 의하여 연속적으로 변화시키는 방식으로 주파수 성분으로써 반송파 및 상측대파, 하측대파로 이루어진다.

반송파로는 변조신호의 정보를 포함하지 않는 것으로 반송파를 반드시 송신할 필요는 없다. 또한, 상측대파와 하측대파에 포함된 정보는 동일한 것으로 어느 하나를 보내면 충분하다. 이와 같이 단측대파를 사용하는 변조방식이 SSB(Single Side Band) 방식이라고 부르며, 반송파를 억압한 양측대파 방식(DSBSC : Double-Side Band Suppressed Carrier)에 비하여 전력이 1/2로 되며, 전송대역도 반으로 만족하기 때문에 이것이 현재 유선전화 다중방식의 기본이 된다.

전화는 전화회선, 송수화기, 교환기가 중요 구조를 이루며, 과금장치가 장착되어 전화요금 징수의 자료로 쓰인다. 전화회선은 전화기로부터 교환기가 있는 전화국까지의 시내회선, 전화국을 연결하는 시외회선으로 구분된다. 과거에는 구리선 두 쌍을 수 십 개 묶은 케이블이 회선으로 이용되었지만 현재 1980년대 후반에 우리나라에서 독자적으로 개발한 석영계 유리를 원료로 한 광케이블이 이용된다.

교환기의 발전도 괄목할 만하지만 전화기, 즉 송수화기 변화 역시 못지않게 달라졌다. 초기 전화기는 송수신기가 분리되었고, 통화를 원하면 수신기를 들고 송신기에 붙어 있는 손잡이를 돌려야 교환대에 접속할 수 있었다.

이후부터 송수신기 일체형이, 상대방 전화를 직접 다이얼로 돌리는 다이얼식 전화기가 등장했다. 역사를 살펴보면 유선통신의 기본적 기술은 19세기에 발달하였다. 1837년 S.F.B.모스에 의하여 실용적 전신기가 발명되어, 통신기술에 대혁명을 가져왔지만, 1958년에는 대서양에 해저전선이 설치되어 통신기술의 혁명은 세계적 규모로 확대되었다. 이 시기에는 물론 신호를 증폭할 수 있는 기술이 없었기 때문에, 단속하는 전기신호의 장단에 따라 조립된 의미를 전달하는 모스 부호는 당시의 기술로서는 가장 적절한 신호형식이었다.

이와 같은 단속전기신호는 신호가 미약해지기 전에, 회로 중에 계전기(relay)를 설치하고, 신호에 의하여 그 접점을 개폐해서, 새로운 신호전류로서 내보낼 수 있으므로, 이와 같은 자동중계반을 적당히 배치함으로써, 장거리 전신이 가능하게 되었다. 전신은 문자를 나타내는 신호를 보냄으로써 수신측의 인자장치를 동작시켜 인쇄수신이 될 수 있는 인쇄전신으로 발전하였으며, 다시 사진전송으로까지 발전하였다. 이후 1876년 A.G.벨에 의하여 실용적인 전화기가 발명되어, 일반가입자를 대상으로 하는 전화교환업무가 비교적 근거리 범위 내에서 바로 실용화되었다.

마침내 3극진공관이 발명되고, 이것을 이용하여 전화간선에 삽입하여 음성신호를 증폭할 수 있는 중계기가 만들어져 원거리의 통화가 가능하게 되었다. 당초, 전화간선에는 음성신호의 감쇠를 줄이기 위하여, 일정한 거리(약 2 km 기준)마다 유도 코일을 설치한 장하케이블이 사용되었으나, 얼마 후 장거리에서는 무장하케이블이 유리하다는 것이 제창되어, 5~50 kHz의 반송파를 음성신호로 변조하여 다중화해서 전송할 수 있는 무장하반송 다중전화방식이 채택되게 되었다. 신호 다중화를 위하여 동축케이블 및 마이크로파 중계회선이 많이 쓰이고 있으나, 점차 동축케이블은 광섬유케이블로 교체되고 있다.

수신기의 동작은 기본적으로 안테나가 전송된 반송파 신호를 수신함으로 시작된다. 수퍼헤테로다인 방식을 사용했다고 가정하면 수신된 반송파 신호는 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier)를 통해 증폭이 되고 주파수하향 변환기(down converter)를 이용해 중간 주파수 신호로 변환된다. 이 신호는 필터링되어 중간주파수 증폭기를 통해 증폭된 후 복조(demodulation)되어 기저대역 신호가 얻어진다 안테나의 이득이란 특정방향에 대해 해당 안테나가 전기신호를 전파로 잘 변환시켜 주는가를 나타내는 척도이다.