通信调制技术太纷杂手机通信都用到了啥.docx

Word版本下载可任意编辑】 通信调制技术太纷杂，通信都用到了啥 无线通信的频谱有限，分配非常严格，相同带宽的电磁波只能使用，为了解决僧多粥少的难题，工程师研发出许多「调变技术」(Modulation)与「多任务技术」(Multiplex)，来增加频谱效率，因此才有了3G、4G、5G不同通信技术的发明，那么在我们的里，是什么组件负责替我们处理这些技术的呢? 调变技术与多任务技术 首先我们要了解「调变技术(Modulation)」与「多任务技术(Multiplex)」是完全不一样的东西，让我们先来看看它们到底有什么不同? 数字信号调变技术(ASK、FSK、PSK、QAM)：将模拟的电磁波调变成不同的波形来代表0与1两种不同的数字信号ASK用振幅大小来代表0与1、FSK用频率大小来代表0与1、PSK用相位(波形)不同来代表0与1、QAM同时使用振幅大小与相位(波形)不同来代表0与1 好啦，每个人的天线要传送出去的数字信号0与1都变成不同波形的电磁波了，问题又来了，这么多不同波形的电磁波丢到空中，该如何区分那些是你的(和你通话的)，那些是我的(和我通话的)呢? 多任务技术(TDMA、FDMA、CDMA、OFDM)：将电磁波区分给不同的使用者使用。

TDMA用时间先后来区分是你的还是我的，FDMA用不同频率来区分是你的还是我的，CDMA用不同密码(正交展频码)来区分是你的还是我的，OFDM用不同正交子载波频率来区分是你的还是我的 值得注意的是，不管数字信号调变技术或多任务技术，都是在数字信号(0与1)开展运算与处理的时候就一起开展，所以多任务技术与调变技术必定是同时使用 数字调变技术(Digitalmodulation) 现在的是属于「数字通信」，也就是我们讲话的声音(连续的模拟信号)，先由转换成不连续的0与1两种数字信号，再经由数字调变转换成电磁波(模拟信号载着数字信号)，从天线传送出去，原理如图一所示 图一：数字通信示意图Source：theNounProject) 数字通信系统架构 数字通信系统的架构如图二(a)所示，使用者可能使用智能型打开展语音通信或上网开展数据通信，我们分别说明如下： 图二：通信系统架构示意图 语音上传(讲)：声音由麦克风接收以后为低频模拟信号，经由低频模拟数字转换器(ADC)转换为数字信号，经由「基频芯片(BB)」开展数据压缩(Encoding)、加循环式重复检查码(CRC)、频道编码(Channelcoding)、交错置(Inter-leaving)、加密(Ciphering)、格式化(Formatting)，再开展多任务(Multiplexing)、调变(Modulation)等数字信号处理，如图二(b)所示。

接下来经由高频数字模拟转换器(DAC)转换为高频模拟信号(电磁波);再经由「射频芯片(RF)」形成不同时间、频率、波形的电磁波由天线传送出去 语音(听)：天线将不同时间、频率、波形的电磁波接收进来，经由「射频芯片(RF)」处理后得到高频模拟信号(电磁波)，再经由高频模拟数字转换器(ADC)转换为数字信号 接下来经由「基频芯片(BB)」开展解调(De-modulation)、解多任务(De-multiplexing)、解格式化(De-formatting)、解密(De-ciphering)、解交错置(De-inter-leaving)、频道译码(Channeldecoding)、解循环式重复检查码(CRC)、数据解压缩(Decoding)等数字信号处理，再经由低频数字模拟转换器(DAC)转换为低频模拟信号(声音)由耳机播放出来 数据通信(上网)：基本上数据通信不管上传或都是数字信号，所以直接进入基频芯片(BB)处理即可，其他流程与语音通信类似，在此不再重复描述 注：通信的原理就是一大堆的数学，由于是我们天天都在用的东西，一般人对通信感多感少都有些好奇想要进一步了解，但是往往走进教室堂课看到的就是一大堆复杂的数字：傅立叶变换(FourierTransform)、拉普拉斯转换(LaplaceTransform)、离散(Discrete)，立刻就打退堂鼓，为了简化复杂度让大家容易看懂，上面对于数字通信系统的介绍只是示意，与实际的情况会有落差，建议有兴趣进一步了解的人可以立足于上面的概念，来进一步了解技术细节。

通信相关集成电路：基频芯片、中频芯片、射频芯片 基频芯片(Baseband，BB)：属于数字集成电路，用来开展数字信号的压缩/解压缩、频道编码/译码、交错置/解交错置、加密/解密、格式化/解格式化、多任务/解多任务、调变/解调，以及管理通信协议、控制输入输出接口等运算工作，目前都已经整合成一个「系统单芯片(SystemonaChip，SoC)」了，的移动基频芯片供货商包括：高通(Qualcomm)、博通(Broadcom)、迈威尔(Marvell)、联发科(MediaTek)等 中频芯片(IntermediateFrequency，IF)：由于通信电磁波的频率很高，要由数字信号开始直接将信号的频率提高到电磁波的频率(GHz)会遇到许多困难，因此可以先以信号频率比高频电磁波还低的「中频」来处理，早期的通信系统有中频芯片，后来由于「直接转换(Directconversion)」技术的进步，可以克服信号灵敏度与噪声问题，射频可以直接降为基频处理，少了中频芯片可以结省空间与降低成本，到达「零中频(ZeroIF，ZIF)」的目标 射频芯片(RadioFrequency，RF)：又称为「射频集成电路(RFIC)」，是处理高频电磁波所有芯片的总称，通常包括：传送接收器(Transceiver)、低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA)、带通滤波器(BPF)、合成器(Synthesizer)、混频器(Mixer)等，通常由砷化镓晶圆制作的MESFET、HEMT组件，或硅锗晶圆制作的BiCMOS组件，或硅晶圆制作的CMOS组件组成，目前也有用氮化镓(GaN)制作的功率放大器，可能是数个集成电路(IC)，某些可能整合成一个「系统单芯片(SoC)」。