内容简介
《现代移动通信技术与应用》共分5章,从宏观角度全景式介绍现代移动通信技术与应用。第1章移动通信技术基础,介绍移动通信系统的构成、分类及特点,移动通信的电波传播、多址接入、组网技术;第2章第2代移动通信系统,介绍2G基础、GSM、CDMA、GPRS;第3章第3代移动通信系统,介绍3G基础、WCDMA、CDMA2000、TDSCDMA、3G主流标准比较;第4章其他移动通信技术,介绍集群通信技术、蓝牙通信技术、UWB技术、ZigBee技术、RFID技术、NFC技术、WiFi技术、WiMax技术以及4G移动通信;第5章移动通信技术应用,介绍移动互联网、移动多媒体、物联网技术。每章还安排了6个兼顾知识性、实用性的阅读材料。
《现代移动通信技术与应用》概念简洁、原理明了、材料丰富、语句流畅、条理清晰,体例安排及内容裁剪等都有鲜明特色。适合作为本科、专科、高职高专的通信、电子、信息类专业的教材,对工程人员、管理人员的在职培训及个人自学也有很高的参考价值。
内页插图
目录
第1章 移动通信技术基础
1.1 移动通信基础知识
1.2 移动通信系统构成及分类
1.2.1 移动通信系统构成
1.2.2 移动通信系统分类
1.3 移动通信的电波传播
1.3.1 无线电波的传播方式
1.3.2 移动通信的信道特性
1.4 移动通信的多址接入
1.4.1 多址接入的基本原理
1.4.2 常用的多址接入技术
1.5 移动通信的组网技术
1.5.1 蜂窝移动通信技术
1.5.2 移动通信系统的组网
本章小结
思考与练习
阅读材料
阅读材料1 通信技术发展历程
阅读材料2 开放移动联盟(OMA)
阅读材料3 国际电信联盟(ITU)
阅读材料4 国际标准化组织(ISO)
阅读材料5 中国通信标准化协会(CCSA)
阅读材料6 国内移动通信主要运营商简介
第2章 第2代移动通信系统
2.1 第2代移动通信概述
2.2 GSM全球移动通信系统
2.2.1 GSM基础知识
2.2.2 GSM的结构及接口
2.2.3 GSM的特点及业务
2.2.4 GSM的安全与管理
2.3 CDMA移动通信系统
2.3.1 CDMA基础知识
2.3.2 CDMA的结构及特点
2.4 GPRS通用分组无线业务
2.4.1 GPRS基础知识
2.4.2 GPRS的结构及特点
2.4.3 GPRS的业务及应用
本章小结
思考与练习
阅读材料
阅读材料1 选购手机的注意点
阅读材料2 电路原理图的识读
阅读材料3 集成电路(IC)基础
阅读材料4 IC应用电路及识图方法
阅读材料5 三极管引脚的识别与判别
阅读材料6 常用电子元器件的故障特点
第3章 第3代移动通信系统
3.1 第3代移动通信概述
3.2 WCDMA移动通信系统
3.2.1 WCDMA基础知识
3.2.2 WCDMA的结构及特点
3.3 CDMA2000移动通信系统
3.3.1 CDMA2000基础知识
3.3.2 CDMA2000的结构及特点
3.4 TDSCDMA移动通信系统
3.4.1 TDSCDMA基础知识
3.4.2 TDSCDMA的结构及特点
3.4.3 TDSCDMA系统的关键技术
3.5 第3代移动通信主流标准比较
本章小结
思考与练习
阅读材料
阅读材料1 移动定位技术
阅读材料2 室内覆盖技术
阅读材料3 通信加密技术
阅读材料4 音频编/解码技术
阅读材料5 新颖的IPv6协议
阅读材料6 2G向3G的演进策略
第4章 其他移动通信技术
4.1 集群通信技术
4.1.1 集群通信基础知识
4.1.2 常用数字集群通信标准
4.2 蓝牙通信技术
4.2.1 蓝牙技术基础知识
4.2.2 蓝牙技术的特点及应用
4.3 超宽带(UWB)技术
4.3.1 UWB基础知识
4.3.2 UWB的特点及应用
4.4 紫蜂(ZigBee)技术
4.4.1 ZigBee基础知识
4.4.2 ZigBee的特点及应用
4.5 射频识别(RFID)技术
4.5.1 RFID基础知识
4.5.2 RFID的特点及应用
4.6 近场通信(NFC)技术
4.6.1 NFC基础知识
4.6.2 NFC的特点及应用
4.7 无线保真(WiFi)技术
4.7.1 WiFi基础知识
4.7.2 WiFi的特点及应用
4.8 微波存取全球互通(WiMax)
4.8.1 WiMax基础知识
4.8.2 WiMax的特点及应用
4.9 第4代(4G)移动通信系统
4.9.1 4G基础知识
4.9.2 4G的结构及特点
4.9.3 4G系统的关键技术
4.9.4 长期演进计划(LTE)
本章小结
思考与练习
阅读材料
阅读材料1 卫星移动通信
阅读材料2 无线光(FSO)通信
阅读材料3 下一代网络(NGN)
阅读材料4 智能手机的发展趋势
阅读材料5 全球定位系统(GPS)
阅读材料6 北斗卫星导航系统(CNSS)
第5章 移动通信技术应用
5.1 移动互联网
5.1.1 移动互联网概述
5.1.2 移动互联网接入
5.2 移动多媒体
5.2.1 多媒体技术基础
5.2.2 视频的压缩编码
5.2.3 移动多媒体广播
5.3 物联网技术
5.3.1 物联网基础知识
5.3.2 物联网的网络架构
5.3.3 物联网系统的组成
5.3.4 物联网的关键技术
5.3.5 无线传感网(WSN)
本章小结
思考与练习
阅读材料
阅读材料1 电气安全常识
阅读材料2 云计算技术基础
阅读材料3 数字电视(DTV)
阅读材料4 家庭宽带无线网络的构建
阅读材料5 家庭无线网络常用安全措施
阅读材料6 中国强制认证(3C)制度简介
参考文献
前言/序言
移动通信是通信的重要方面,通常定义为:通信的双方或至少一方在移动中进行信息传输和交换,包括固定点与移动体、移动体与移动体之间的通信。相比于缺乏动态性的传统有线通信,移动通信的传输线路是随终端移动而实时分配的动态无线链路。可以看出,移动通信与有线通信的最本质区别是“移动性”,表现为终端的移动性、业务的移动性及个人身份(如SIM卡)的移动性,关键是“动中通”。作为目前发展最快、应用最广泛的通信手段,数字化、个人化、宽带化、智能化是现代移动通信的特点。其最终目标是实现“5W+42”的通信:5W即“实现任何人(whoever)可以在任何时间(whenever)、任何地方(wherever)、以任何方式(whatever)与任何人进行任何种类( whatsoever)的通信”;42即“移动化(mobilize)、个性化(personalization)、智能化(intelligentization)和虚拟化(virtualization)”。移动通信业务将最终实现与平台的无关性、网络的无关性及与设备的无关性等。
1.本书编写原则
本书是为更好地满足本科、专科、高职高专的通信、电子、信息类专业学习现代移动通信技术及其应用而编写的。编写原则如下:
(1)从宏观角度编写。本书对现代移动通信技术及其应用作全景式介绍,为读者在宏观上理解,并在实际工作中掌握、运用相关技术奠定良好基础。有些内容允许“知其然,而不知其所以然”,将来可结合相关课程或工作实践进一步加深理解。
(2)普及性、实用性。作为本科、专科、高职高专的学生及相关人员学习现代移动通信技术及其应用的通用书籍,既要内容丰富、通俗易懂,又要突出时代性、实用性。
(3)“广度优先”原则。为多角度、全方位拓展知识面,加深对现代移动通信技术相关内容的了解,每章安排了6个简短精练的阅读材料,素材选择有一定特色。
2.体例安排思路
鉴于现代移动通信技术涉及内容多、覆盖面较广,要做到选材得当、组织合理、深入浅出、联系实际、新颖实用,确实有一定难度。为此,本书采用分层结构,分为正文内容和阅读材料两层。
(1)正文内容。为本书的核心,从宏观的角度介绍现代移动通信技术及其应用,占全书篇幅的80%。
(2)阅读材料。每章安排6个独立成篇的阅读材料作为正文的补充,兼顾知识性、实用性,努力体现“广度优先”的原则,占全书篇幅的20%。
这样,既突出重点,又能适应不同院校、不同专业的需要。学习时可设计相应的教学大纲,选择书中全部或部分内容。
3.本书使用建议
(1)对教师的建议。教材与教学不应完全等同。教材注重从概念和定义出发,要求系统、全面;教学要求从问题或实例出发,层层剖析、逐步深入。因此,教学过程中不一定拘泥于教材顺序组织内容,教学内容不需要也不可能全部覆盖教材,应从“以教为主”逐渐过渡到“教与学相结合”,着力引导学生自主学习,培养学生良好的自学能力。教学过程中,一定要明了:教哪些内容?如何教这些内容?这样教会有什么效果?有些内容应允许学生“知其然,而不知其所以然”,将来结合相关课程或工作实践再进一步加深理解。
(2)对学生的建议。大学的学习方法有别于中学,作为迈向工作岗位前最重要的知识积累和能力培养阶段,一定要培养自学的能力,因为学习是终身的事。大学阶段主要掌握一些基础性、原理性的知识,特别是从系统的、宏观的角度理解所学知识,明白学习什么、如何学习。学习过程中,要努力构建某一学科知识体系的框架,培养系统观、大局观,更多的具体内容可以在工作时结合实践去进一步充实、提高。因此,大学阶段培养良好的自学能力尤为重要。此外,书中独立成篇的阅读材料是正文内容很好的补充,值得认真阅读。
有关本书课件可联系责任编辑。本书在编写过程中参考了部分资料,谨对这些资料的作者、网站、出版社表示衷心感谢。限于作者水平,书中不当之处在所难免,敬请指正。
《星河轨迹:宇宙探索纪实》 序言 浩瀚的星河,自古以来便吸引着人类最深切的凝视与最无尽的遐想。那些遥远的星辰,是古老神话的摇篮,也是科学探索的灯塔。从仰望夜空,到迈出探索的脚步,《星河轨迹》旨在为您呈现一部宏大而真实的宇宙探索史诗,记录人类不懈追寻的足迹,揭示那些潜藏在黑暗深处的奥秘。本书并非畅想曲,而是基于严谨科学事实和前沿研究成果的真实写照,将带领读者穿越时空的维度,亲历人类文明迈向星辰大海的壮丽征程。 第一章:远古的仰望与初生的梦想 在文字尚未诞生,文明尚在萌芽的远古时代,人类就已经开始仰望星空。夜空中闪烁的星辰,构成了朴素的历法,指引着迁徙的方向,也孕育了神话与传说。从古巴比伦人精密的观测,到古希腊哲学家们对宇宙结构的猜想,再到中国古代天文学家们对天象的记录,人类对宇宙的认知,如同星辰般,点点滴滴汇聚,逐渐清晰。 在古埃及,金字塔的方位精确地指向了北极星,古印度人则对行星的运行轨迹进行了细致的划分。中国古代的观星台,如安阳殷墟的观测遗址,以及唐朝的《麟德历》,都展现了先民们对宇宙秩序的敬畏与探索。然而,这些早期的认知,更多地是基于肉眼观察与朴素的几何学推理,宇宙的真实面貌,仍笼罩在神秘的面纱之下。 直到哥白尼的“日心说”,才如同划破黎明的闪电,彻底颠覆了以地球为中心的宇宙观。伽利略用望远镜,首次窥见了月球的环形山、木星的卫星,这些观测证据,为日心说提供了强有力的支撑。牛顿的万有引力定律,则为我们理解行星为何按照既定的轨道运行,提供了物理学的解释,将宏观的宇宙秩序,纳入了理性的范畴。 第二章:望远镜的延伸与宇宙的边界 望远镜的每一次进步,都意味着人类视野的拓展,宇宙的边界也因此被不断地推向远方。从地面天文台的庞大镜筒,到太空望远镜的卓越性能,人类终于得以超越地球大气层的干扰,捕捉到更微弱、更遥远的光线。 哈勃太空望远镜,堪称人类探索宇宙的“眼睛”。它拍摄的深空图像,以前所未有的清晰度,展现了遥远的星系、星云和恒星的诞生与死亡。通过分析这些光线,科学家们得以计算星系的距离,测量宇宙的膨胀速度,并发现了宇宙中普遍存在的暗物质和暗能量。 射电望远镜则开启了观测宇宙的另一扇窗口,它们捕捉的是宇宙在无线电波段发出的信号,揭示了宇宙的微弱回响,如脉冲星的规律性闪烁,以及宇宙微波背景辐射,这被认为是宇宙大爆炸留下的“余晖”。X射线和伽马射线望远镜,则让我们得以窥见宇宙中最具能量的天体活动,如黑洞吸积盘的辐射,以及超新星爆发的壮丽景象。 这些观测手段的进步,不仅让我们看到了更多的星体,更重要的是,它们帮助我们构建了一个更宏大、更复杂的宇宙模型。我们开始认识到,我们所处的银河系,只是数千亿个星系中的一个;而我们所见的宇宙,可能只是可观测宇宙的一部分,其之外,或许是更为广阔、更为未知的空间。 第三章:太空竞赛与重返月球的梦想 20世纪中叶,冷战的阴影笼罩着全球,却也点燃了人类探索太空的热情。美苏两国之间的太空竞赛,以前所未有的速度推动着航天技术的发展。从苏联发射第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”,到尤里·加加林成为第一个进入太空的人类,再到美国“阿波罗11号”任务成功将人类送上月球,这一系列事件,不仅是国家间的较量,更是人类作为一个物种,突破自身极限的壮举。 “阿波罗计划”的成功,是人类历史上一个里程碑式的事件。宇航员们在月球上留下的脚印,不仅是人类踏足另一个天体的标记,更是人类探索精神的象征。在月球上采集的岩石样本,为我们了解月球的形成和演化提供了宝贵的线索。 然而,随着太空竞赛的缓和,载人登月的热情一度冷却。但重返月球的梦想从未熄灭。近年来,随着各国航天能力的提升,月球再次成为探索的热点。中国、印度、欧洲航天局等都提出了各自的月球探测计划,有的旨在建立月球基地,有的则希望利用月球资源,为未来的深空探测提供支撑。 重返月球,不仅仅是为了科学研究,更是为未来人类向火星乃至更遥远的星际空间进发,积累经验、验证技术、奠定基础。月球,将是人类迈向更广阔宇宙的重要跳板。 第四章:行星探测的脚步与寻找生命的迹象 除了月球,太阳系中的其他行星,也成为了人类探测的焦点。 水星,这颗离太阳最近的行星,虽然炙烤着炽热的阳光,却也隐藏着关于太阳系早期形成的重要信息。信使号探测器对水星的多次飞掠,为我们描绘了它布满陨石坑的表面,以及奇特的磁场。 金星,这颗被称为地球“姐妹星”的行星,却有着截然不同的命运。浓厚的大气层,形成了剧烈的温室效应,使其表面温度高达460摄氏度。苏联的“维纳斯”探测器,在极端环境下,成功着陆并传回了珍贵的图像,让我们得以一窥这个“地狱般”的世界。 火星,无疑是太阳系中最受关注的行星之一。自“水手号”探测器首次飞掠以来,人类对其的探索从未停止。机遇号、勇气号、好奇号、毅力号等火星探测器,在火星表面留下了深深的足迹,它们搜寻着水的痕迹,分析着岩石的成分,试图解答火星是否曾经存在过生命,以及未来是否可能成为人类的第二家园。火星上发现的古老河床、湖泊遗迹,以及有机分子的存在,都为寻找生命的迹象提供了重要的线索。 木星和土星,这两颗巨型气态行星,以其壮丽的光环和众多的卫星吸引着我们的目光。旅行者号探测器,首次近距离飞掠了这两颗行星,传回了震撼人心的图像,揭示了木星的大红斑、土星的清晰光环,以及它们卫星上独特的地貌。伽利略号探测器对木星的详细探测,以及卡西尼-惠更斯号对土星及其卫星的长期观测,让我们对这两颗行星及其系统有了更深刻的认识。特别是土卫六(泰坦)上浓厚的大气层和液态甲烷的海洋,更是激起了科学家们对外星生命形式的无限遐想。 天王星和海王星,这两颗冰巨星,虽然遥远,但旅行者2号的单次飞掠,也为我们带来了宝贵的科学数据,揭示了它们独特的蓝色外观、风暴活动和磁场。 第五章:深空探测的未知与地外生命的探索 随着人类对太阳系的探索逐渐深入,目光自然投向了更遥远的星际空间。 旅行者号探测器,这对孤独的太空使者,已经飞出了太阳系,进入了星际空间。它们携带的“金唱片”,承载着人类文明的信息,向宇宙深处传递着我们的问候。它们的旅程,标志着人类探测器的首次真正意义上的“出埃及记”。 新视野号探测器,则让我们得以近距离观察了冥王星,这个曾经的“第九大行星”。它揭示了冥王星复杂的地貌,以及它与它的卫星卡戎之间的特殊关系,也为我们理解矮行星的形成和演化提供了重要依据。 寻找地外生命,是人类探索宇宙最宏大的命题之一。除了在火星上搜寻生命的痕迹,科学家们还将目光投向了太阳系内一些可能存在液态水的冰封卫星,如木卫二(欧罗巴)和土卫二(恩克拉多斯)。这些卫星的冰层之下,可能隐藏着广阔的海洋,那里或许孕育着我们尚未知的生命形式。 同时,通过射电望远镜,科学家们也在不断地监听来自宇宙深处的信号,搜寻可能存在的“智慧生命”发出的无线电波。SETI(搜寻地外文明计划)的持续进行,虽然尚未有确凿的发现,但它代表了人类对自身在宇宙中地位的深切反思,以及对未知生命的无限渴望。 第六章:系外行星的发现与宇宙的“生命之网” 近年来,系外行星的发现,如同宇宙考古学中的一次重大突破,极大地拓展了我们对宇宙中行星系统的认知。开普勒太空望远镜以及后续的TESS等探测器,以前所未有的效率,发现了数千颗围绕其他恒星运行的行星。 这些系外行星,大小各异,轨道不同,有的甚至位于其恒星的“宜居带”内,这意味着它们的表面温度可能适宜液态水的存在,从而为生命的诞生提供了理论上的可能性。一些“超级地球”和“迷你海王星”的发现,更是挑战了我们对行星形成的固有认知。 对系外行星大气的分析,是寻找生命迹象的重要途径。通过分析它们反射或透过的恒星光,科学家们可以识别出行星大气中的某些化学成分,如氧气、甲烷等,这些成分的组合,可能暗示着生命的存在。 系外行星的发现,不仅让我们意识到宇宙的浩瀚,也让我们开始思考,地球是否是宇宙中唯一的生命摇篮。如果生命在宇宙中普遍存在,那么我们正处于一张巨大的“生命之网”之中,等待着我们去揭开它的面纱。 第七章:中国航天:崛起的力量与星辰大海的征途 在世界航天领域,中国航天正以前所未有的速度崛起,成为一股不可忽视的力量。从“东方红”卫星的成功发射,到“神舟”系列载人飞船的多次飞行,“嫦娥”系列月球探测器的深空探索,再到“天宫”空间站的建成,中国航天事业取得了举世瞩目的成就。 “嫦娥”工程,是中国探月计划的代号,它不仅实现了月球采样返回,更开启了中国在月球科学研究领域的全新篇章。“祝融号”火星车,则成功登陆火星,标志着中国成为第二个成功部署火星车的国家,并获取了宝贵的火星地质和环境数据。 中国空间站的建设,是中国航天自主研发能力的集中体现,它为中国科学家提供了在太空进行长期科学实验的平台,也为未来的深空探测任务提供了重要的技术支撑和人才培养基地。 展望未来,中国航天正规划着更宏大的目标,包括载人登月、火星采样返回,以及更深远的行星探测任务。中国航天人的脚步,正坚定而有力地迈向星辰大海。 第八章:未来展望:人类的宇宙未来 人类探索宇宙的脚步,永不停歇。从初步的太空观测,到载人登月,再到行星探测,我们正一步步地将触角伸向更远的地方。 未来的太空探索,将呈现出更加多元化的趋势。 商业航天的兴起,降低了太空探索的门槛,私人企业正积极参与卫星发射、太空旅游,乃至月球和火星的资源开发。 深空探测将更加深入,目标可能包括外太阳系的行星、柯伊伯带的天体,甚至可能探测到比太阳系更遥远的星际物质。 地外生命的搜寻,将成为持续的焦点。通过更先进的望远镜和探测器,我们有望在未来发现地外生命存在的确凿证据。 载人火星任务,是人类太空探索的下一个重要目标。克服漫长的旅程、辐射的威胁以及资源的限制,将是巨大的挑战,但也是人类迈向多行星物种的关键一步。 星际旅行,虽然目前仍处于科幻的范畴,但科学家们正在探索如曲速引擎、虫洞等概念的可能性,为遥远的未来播下希望的种子。 《星河轨迹:宇宙探索纪实》所记录的,只是人类探索宇宙的开端。每一项发现,每一次技术突破,都离不开无数科学家、工程师和探险家的智慧与汗水。这本书记载的是一段充满艰辛与荣耀的征程,更是一曲人类好奇心与探索精神的赞歌。宇宙的奥秘,永无止境,而人类探索的脚步,亦将永不停息。愿我们在仰望星空时,能够更深刻地理解自身在宇宙中的位置,并为下一代,铺就更宽广的星际之路。