代提供更好的性能和互通性。同时，GSM，UMTS和LTE各网络和平共处，最终用户从新一代结构中受益：使用现有的接入设备可以与新的基础设施相兼容，进入新设施的范围之内，向运营商支付接入费用。 1. 4G the fourth generation 第四代 2. LTE Long Term Evolution 长期演进
3. ITU-R the International Telecommunications Union-Radio communications sector 4. IMT-A the International Mobile Telecommunications Advanced 5. Mbit/s megabits per second 兆位/秒 6. Gbit/s gigabits per second 吉位/秒
7. MIMO multiple-input multiple-output 多输入多输出
1.移动通信技术标准 mobile communication technology standards 2.无线调制解调器 wireless modem 3.移动网络 mobile web
4.高清电视 high-definition mobile TV 5.IP电话 IP telephony
6. 视频会议 video conferencing 7.云计算 cloud computing 8.频带frequency band
9.电路交换电话circuit-switched telephony 10. 频域 frequency-domain
11. 智能天线阵列 smart antenna array 在通信（技术领域），4G是手机移动通信第四代标准，是第三代（3G）通信标准的继续与发展。4G系统提供移动超带宽因特网接入，例如使用USB无线调制解调器的笔记本电脑、智能手机和其他的移动设备。可预见的应用包括：改进后的移动网络接入、IP电话、游戏服务、高清移动电视、视频会议、3D电视和云运算。
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3G技术
什么是3G ？
3G是继2G之后的第三代移动电话标准和技术。它是基于根据国际移动通信方案“IMT - 2000 ”的国际电讯联盟（ ITU ）的系列标准。 3G技术使网络运营商向用户提供更广泛的更先进的服务同时，通过改善频谱效率实现更大的网络容量。服务包括在移动环境下所有的广域无线语音电话和宽带无线数据通信。
3G（第三代）的目标 ，是使移动通信设备在一个大的地理区域内具有高得多的数据传输率速度，在有些地区数据传输速率高达2M bps也是可能的。
统一规范全世界的无线设备也是3G（第三代）目标，以便来自英国的用户在欧洲和美国旅行时，可以使用相同的高速数据传输装置，如同他们旅行全球任何一个地方一样。
3G（第三代）是一个分组交换的协议，该技术原本是为互联网而开发的，它使用了如码分多址（CDMA）（最初由军方开发）技术，允许通过无线媒介等进行有效、快速和可靠的通讯。
随着(3G)覆盖所有的欧洲、美国、中国、日本和世界其余地区，随着这些国家或更多国家的两两之间无缝对接，对于最终用户而言，3G（第三代）意味着通过他们的移动电话、 PDA（掌上电脑）或笔记本电脑，可以快速在万维网上浏览、传输文件、发邮件，甚至进行可视电话和视频会议。
尽管3G（第三代）相对来说还处于发展初期，但是该技术正在迅速成长，越来越多的无线技术公司开发的设备具备了3G能力，如诺基亚、西门子和索尼爱立信设计的一些3G手机。 4G已初现端倪，4G技术将真正整合网络和移动通信。 3G的历史
正如你的猜测，既然称为3G或第三代，因此，无可避免地还有1G和2G。 1G是指原来的模拟移动电话，很像一块砖，他们体积大、很重，由于电池的重量，他们也很昂贵。不过，他们为不久即到的科技界的一场革命铺平了道路，很快手机被开始要求更小、更轻、更便宜、更好。运行时间增加而电池重量下降了，这是因为电池技术进步，以及允许低得多的功耗的电路设计。
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2G见证了数字移动电话和一个标准的诞生，这个标准是迄今为止移动电话电话历史上最伟大的成功。2G作为语音通讯工具运行良好，它提供的数据传输速率可达9.6kbps ，对于声音而言已足够好。但现今的媒体对带宽的要求，如视频和文件传输，这还不够，因此一种技术应运而生，并为需求提供支持， 3G技术被开发出来了。
由于3G的特性及其令人难以置信的复杂性和昂贵价格，从2G向3G的转换不可能一夜之间发生，所以2.5G被开发出来了。 2.5G标准与其前身相比，其主要技术不同功能是它使用了包交换技术来传送数据。通用分组无线业务（GPRS）取代GSM作为2.5G标准。 GPRS实际上是用把数据包交换技术代替了原来的GSM电路交换网络
第十四单元 物联网
物联网
随着信息技术、通讯技术和网络技术的快速发展和广泛应用，我们的生活发生了翻天覆地的变化。在今天，全域信息通讯的发展已经开始使这种现象进行到更深刻的阶段，从过去只有人和人之间的信息交换，扩展到人和物之间、物和物之间的新的通讯形式。信息技术和通讯技术的世界加入了新的维度，创造出一个全新的动态的网络——物联网。物联网被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。 根据国际电信联盟( ITU ) 发布的ITU互联网报告，物联网就是通过二维码识读设备、射频识别 (RFID) 装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。简而言之，物联网就是“物物相连的互联网”。
根据这个定义，物联网主要解决物品与物品(Thing to Thing，T2T)，人与物品 (Human to Thing，H2T)，人与人(Human to Human，H2H)之间的互连。从本质上而言，人与机器、机器与机器的交互，也是为了实现人与人之间的信息交互。
物联网是互联网的应用拓展，其核心和基础仍然是互联网，是各种有线和无线网络与互联网的有机融合，是一种建立在互联网上的泛在网络。和传统的互联网相比，物联网的用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，通过各种感知技术的广泛应用，进行信息交换和通信；物联网本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制；另外，物联网不拘泥于任何场合、任何时间能够提供更及时的数据采集和分析建议，更自如的工作和生活，是通往智能生活的物理支撑。
物联网可以划分为感知层、网络层和应用层三层结构，具体体系结构如图1所示。感知层由各种传感器构成，包括二维码标签、RFID标签、读写器、摄像头、红外线、GPS等感知终端，用于对物体、音频、视频等数据的采集与感知；网络层由各种网络，包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成，是整个物联网的中枢，负责把感知层获取的信息可靠、安全地传送出去；应用层是物联网和用户的接口，用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享和互通，实现物联网的智能应用。
物联网是一次技术的革命，是多种技术的融合。如无线射频识别（RFID）技术把连接日常用品和设备并导入至大型数据库和网络；传感器技术探测物体物理状态的改变，实现数据收集；小型化技术和纳米技术的优势意味着体积越来越小的物体能够进行交互和连接。物联网融合前面的各种技术和功能，来实现一个完全可交互的、可反馈的网络环境的搭建。
物联网的提出体现了大融合理念，突破了将物理基础设施和信息基础设施分开的传统思维，将现实世界数字化。物联网能够应用在运输和物流领域、健康医疗领域、智能电器领域、智能办公领域、个人和社会领域等多个方面，将在提升信息传送效率、改善民生、提高生产率、降低管理成本等社会各方面发挥重要的作用，具有深远的战略意义。
1. Internet of Things 2. bar codes reading device 3. radio-frequency identification
4. infrared sensors 5. Global Positioning System 6. laser scanner 7. information exchange 8. ubiquitous network 9. data collection and analysis
物联网是互联网的一次技术革命，代表了未来计算机和通信的发展方向。物联网的发展依赖于从无线传感器纳米技术等一些重要领域动态的技术创新。
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蓝牙技术
蓝牙技术是当前国内外研究的热点技术。蓝牙技术是一种无线通信系统。蓝牙用于在不同的设备之间进行无线连接，例如连接计算机和外围设备，如打印机、键盘等，又或让个人数码助理（PDA）与其它附近的PDA或计算机进行通信。目前市面上具备蓝牙技术的手机选择非常丰富，可以连接到计算机、PDA甚至连接到免持听筒。
蓝牙是短距离无线技术的数据交换标准。蓝牙技术基于一种协议和主从结构。采用IEEE802.15.1标准。蓝牙工作在在2400 - 2483.5 MHz频带。这是全球通用无需许可的工业、科学和医疗(ISM)2.4 GHz短程无线电频段。蓝牙使用一种称为跳频扩频的无线电技术。蓝牙将传递的数据分成若干数据包，每个数据包在79个蓝牙通道的其中一个制定的通道里同步传输。每个通道带宽是1MHz。第一个通道起始于2402MHz，每通道间隔1MHz直到2480MHz。每秒的频道转换可达1600次。
蓝牙是电信供应商爱立信1994年建立的。它的设计初衷是作为一个无线技术替代RS-232数据电缆。它可以连接几个设备，克服同步的问题。
1998年5月20日蓝牙特别兴趣小组(SIG)正式宣布成立。它是由爱立信、IBM、英特尔、东芝和诺基亚以及后来加入的许多其他公司共同建立的。蓝牙特别兴趣小组(SIG)制定了蓝牙技术规范。所有版本的蓝牙标准是专为向下兼容。让最新的标准涵盖所有旧版本。
现在，蓝牙由蓝牙特别兴趣小组管理，蓝牙特别兴趣小组在通信、计算机、网络、和消费电子产品领域有18000多家会员公司。团体监督蓝牙规范的发展，管理资格程序，保护商标。 蓝牙提供了一种安全的方法来连接和交换设备之间的信息如传真、移动电话、电话、笔记本电脑、个人电脑、打印机、全球定位系统(GPS)接收器、数码相机和视频游戏控制台。它可以连接几个设备，克服同步的问题。
两个或多个彼此接近的设备之间在低带宽的情况下传送信息时，蓝牙技术是非常有用的。蓝牙有着广泛的应用前景。今天，蓝牙技术得到了空前广泛的应用，集成该技术的产品从手机、汽车到医疗设备，使用该技术的用户从消费者、工业市场到企业等等。
蓝牙，对于手机乃至整个IT业而言已经不仅仅是一项简单的技术，而是一种概念。当蓝牙联盟信誓旦旦地对未来前景作着美好的憧憬时，整个业界都为之震动。抛开传统连线的束缚，彻底地享受无拘无束的乐趣，蓝牙给予我们的承诺足以让人精神振奋。
第十五单元 DSP和滤波
数字信号处理简介
数字信号处理，或者称DSP，是用数字的方式处理信号。在电子工程中，这里的信号指的是由电线或电话线或者也可能是由无线电波传出的电信号。数字信号由一个数字流组成，通常（但不是必须）是二进制形式。数字信号的处理通过完成数字计算来实现。 在许多场合中，引起兴趣的信号最初是以模拟电压或电流的形式出现的，比如麦克风或其他一些传感器产生的信号就是模拟信号。而在某些情况下数据已经是数字信号，比如CD（光盘）播放机上的输出信号。在应用数字信号处理技术之前，模拟信号必须转换成数字信号（即数字量）。例如，可以用模数转换器或ADC的电子电路来对模拟电压信号进行数字化。模数转换后产生一个用二进制数表示的数字输出量，这个输出量代表了在每个采样瞬间输入到设备中的电压信号。
数字信号处理数据的发展源自20世纪六十年代，随着大型的数字计算机用于数字运行，如快速傅立叶变换，这种方式可允许快速计算信号的频谱。这些技术在那个时代并不广泛使用，因为合适的计算设备一般仅在大学或其他的科学研究机构可以获得。 20世纪70年代末到80年代早期，微处理器的引入为DSP技术更广泛地应用提供了可能性。
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然而，通用微处理器，比如因特尔X86系列，不能满足数字信号处理中所要求的操作而特殊设计的专门微处理器，在20世纪80年代，DSP重要性的提高使几个主要的电子制造商（如得克萨斯仪器、模拟设备和摩托罗拉）开始去发展数字信号处理芯片——特殊的微处理器，带有为数字信号处理中要求的某种类型操作特殊设计的系统（注意，缩写DSP可以指数字信号处理，是处理数字信号时广泛使用的术语，也可以指数字信号处理器，即一种特殊类型的微处理器芯片）。同通用微处理器相似，数字信号处理器是可编程设备，有它自己的指令代码。数字处理芯片可以每秒进行数百万次浮点运算，同众所周知的通用计算机一样，数字信号处理器也正在出现更快、功能更强大的型号。DSPs也能被嵌入到复杂的“片上系统”装置中，通常包括模拟和数字电路。
今天DSP技术普遍应用于移动电话、多媒体计算机、录像机、激光唱机、硬盘驱动器和调制解调器设备上，并且很快就会取代电视机和电话中的模拟电路。DSP的一个重要应用是信号压缩和解压缩。信号压缩被应用于数字蜂窝式电话即在每个当地“单元”可以允许同时处理更多的呼叫电话。DSP信号压缩技术使人们不仅可以通过电话同另一个人交谈，而且可以让人们在只用一根常规电话线连接，并通过在计算机显示器上安装一个小的视频摄像机的情况下，在PC机屏幕上看到对方。在音频激光系统中，当从CD读取时，DSP技术被用于对未处理的数据完成复杂的错误检测和校正。在DSP应用的一些实例中，如硬盘驱动器和移动电话，都需要实时操作。
大多电子元件制造商在DSP技术上都有很大投入，因为现在他们发现在大量市场产品中，DSP芯片占据了世界电子设备市场中相当大的份额。每年的销售量达到数十亿美元，而且还有望继续快速增长。
1. Digital Signal Processing（DSP） 2. CD (compact disc)
3. ADC (analog to digital converter) 4. Fast Fourier Transform (FFT) 5. general-purpose 6. system-on-chip 7. hard disc 8. modem
DSP信号压缩技术使人们不仅可以通过电话同另一个人交谈，而且可以让人们在只用一根常规电话线连接，并通过在计算机显示器上安装一个小的视频摄像机的情况下，在PC机屏幕上看到对方。
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模拟和数字滤波器简介
在信号处理中，滤波器的功能是移走不想要的部分信号，如随机噪音，或者选取有用的信号部分，如位于某一频率范围的成分。
滤波器有两种主要类型，模拟的和数字的。它们在物理结构和工作原理方面完全不同。 模拟滤波器使用由电阻器、电容器运算放大器等组成的模拟电子电路来产生所要求的 滤波效果，滤波电路更广泛地用于减少噪音、增强视频信号、高保真系统中的图像均衡器，以及其他领域。
对于所给的条件，设计模拟滤波器有制定完善的标准技术。在所有阶段，被滤波的信号是电压或电流，和所涉及的物理量直接对应（例如，声音或视频信号或传感器输出）。 数字滤波器使用数字处理器在信号的采样值上完成数字计算。处理器可以是通用的计算机如PC，或者专用DSP芯片。
模拟输入信号首先必须使用ADC(模数转换器)进行采样和数字化，因而产生二进制数字，表
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示输入信号的连续采样值，被传到处理器，在处理器上完成数字计算。这些计算主要包括输入值和常数的乘积，以及把乘积加起来。如果有必要，这些计算结果，现在表示滤波信号的采样值，通过DAC（数模转换器）输出把信号转换成模拟的形式。 注意在数字滤波器中，信号用序列数表示，而不是电压或电流。 下面的框图（图15.2）表示所讲的系统的基本组成。 下面列出数字滤波器超过模拟滤波器的一些主要优点。 数字滤波器是可编程的，也就是说它的操作是由存储在处理器存储器中的程序决定的。这意味着数字滤波器可以容易地改变，不影响电路（硬件）。模拟滤波器仅能通过重新设计滤波器电路来变化。
在通用计算机或工作站上，数字滤波器容易设计、测试和实现。
模拟滤波器电路的特征（尤其是那些包括有源元件的）很容易漂移，并且与温度有关。数字滤波器不存在这些问题，在时间和温度方面也相当稳定。
不像模拟滤波器，数字滤波器能精确地处理低频信号。因为DSP技术的速度不断提高，数字滤波器被用在射频（无线电频率）领域的高频信号，这在过去是模拟技术的专门领域。 数字滤波器用不同的方式，在处理信号的能力方面，它们更多才多艺，这包括某些类型的数字滤波器适应信号特征变化的能力。
与对应的模拟电路相比，快速DSP处理器能处理复杂的并联或级联（串联）滤波器连接，使硬件需求相对简单和紧凑。
第十六单元 电源基础
开关电源
开关电源是一种电压转换电路，主要用来升压和降压，广泛应用于现代电子产品。它使用在计算机、移动电话、家用电器和各种其他电器中。 开关电源是目前最高效的电源。传统线性电源稳定输出电压是通过改变电阻值以抵消输入电压变化或者负载变化来实现的。这种线性电源因此效率低。然而，开关电源使用高频开关器件通过改变占空比来实现稳压。
开关电源能用来降压，这和线性电源一样，但是开关电源还能升压和改变电压极性。
开关电源结构如图16.1所示，包括输入整流滤波电路、斩波电路、变压器、输出整流滤波电路和斩波控制电路。
整流电路把交流电转换成直流电。直流输入的稳压电源就不需要这一步。整流电路输出不规则的直流电压，这个电压送到滤波电容进行滤波。由于整流作用交流电源波形中会出现脉冲干扰，这些脉冲具有明显的高频能量，降低了电源功率因数。为了改善电源功率因数，很多新型SMPS使用了PFC功率因数校正电路，使交流输入波形是正弦波，改善功率因数。 逆变电路通过功率振荡电路把变换直流成交流，这个直流电是直接从直流电源或前面提到的交流输入整流后得到的。输出变压器因为工作频率在十到上百千Hz，体积很小，匝数很少。这个交流频率通常在20kHz以上，可以让人听不到它的高频噪音。 如果输出需要和输入隔离，逆变后的交流电加到高频变压器的初级线圈。次级线圈根据输出要求进行升压或降压。这就是框图中输出变压器的作用。通过变压器后的交流电再次被整流成直流。整流输出经过电感和电容滤波后变得平滑。由于开关频率很高，只需很小的电感电容。
反馈电路检测并和给定电压进行比较。反馈控制电路用来在输入电压变化时稳定输出电压是通过改变占空比实现的。
开关稳压电源根据它的拓扑结构分为隔离型和非隔离型两种。非隔离型结构简单，有三种基本型，使用电感代替变压器储能。这种电源包括boost电路、buck电路和buck-boost电路。
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这些电路都属于单极变换电路，它们是单输入单输出的，只有一个电感和一个开关。Buck电路输出电压低于输入电压。Boost电路输出电压高于输入电压。Buck-boost电路的输出电压可以低于等于或大于输入电压。
隔离型的开关电源包括正激、反激、半桥和全桥变换器等。所有这种变换器都有变压器，因此可以通过改变变压器的匝数比调整输出电压。 开关电源使用晶体管（作为功率调整器件），晶体管工作在开或关的状态以使输出电压稳定。当晶体管开通或者关断时它几乎不消耗电能。因此这种类型电源效率很高。效率几乎可以达到90％以上。开关电源典型的工作频率在15kHz到1.4MHz。因为它的工作频率远远超过工频50Hz，电路的滤波元件在容量和尺寸上都比较小。
开关电源的另一个优点是体积小重量轻（不同于低频变压器重量大）和效率高发热量小。缺点是结构较复杂，能产生高幅值的高频谐波，必须有低通滤波电路来避免电磁干扰。 开关电源正代替线性电源，得到广泛应用。 1. switch mode power supply
2. series-regulated linear power supplies 3. duty cycle
4. high frequency transformer 5. electromagnetic interference 6. isolated converter 7. non-isolated converter 8. power factor correction 当需要更高的效率，更小的尺寸或更轻的重量的电源时，可以用开关稳压器来替代线性稳压器。但是，开关稳压器结构更复杂；如果设计不当开关电流可能会导致电气噪声问题，或产生较低的功率因数。
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线性电源
正像电源名字所说，电源是向电子系统提供电源的电气装置。根据晶体管的工作情况，电源分为两种：线性电源和开关电源。开关电源的调整管工作在开、关两种状态，开通时电阻很小，关断时电阻很高。线性电源的调整管不是这样工作的，直流稳压电源里的调整管工作在线性状态。线性电源在稳压电源里是最早应用的。 最简单的电源是线性电源，线性电源利用变压器和整流器把墙壁插座提供的电源转变成用电设备需要的电源。线性电源一般用来进行升压或降压。也可以实现固定输出或通过使用额外的偏置电阻实现可调输出。
线性电源的结构框图如图16.2所示。它包括变压器、整流器、滤波器、稳压电路和反馈制电路几部分。变压器把输入较高的交流电压转换为较低的交流电压。它有两组线圈。一组线圈叫初级线圈，另一组线圈叫次级线圈。两组线圈没有电链接，它们通过铁芯中的磁场链接。桥式整流电路把交流电整流成直流电，它由四个二极管构成全波整流，也可以用一个二极管构成半波整流。滤波电路用来滤除直流中的交流成分使输出直流电变得平滑。反馈电路检测并和给定电压进行比较。反馈控制电路用来在输入电压变化时稳定输出电压。 作为一个重要的电子装置，线性电源用来精确设置输出电压，在电源或负载变化时实现稳压。稳压电源也能较好地减少输出直流电流的纹波和干扰。线性电源一般还有限流电路、保护电路和过流保护。线性电源的缺点是效率低，这也使它的应用受到限制
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