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3G、4G、5G怎么造?剖解手机里的通讯技术

导读: 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一次,为了解决僧多粥少的难题,工程师研发出许多“调制技术”与 “多工技术”来增加频谱效率,因此才有了3G、4G、5G不同通信时代技术的发明,那么在我们的手机里,是什么元件负责替我们处理...

  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一次,为了解决僧多粥少的难题,工程师研发出许多“调制技术”与 “多工技术”来增加频谱效率,因此才有了3G、4G、5G不同通信时代技术的发明,那么在我们的手机里,是什么元件负责替我们处理这些技术的呢?

  一、调变技术与多工技术

  首先我们要了解:“调变技术”与“多工技术”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?

  数码讯号调变技术(ASK、FSK、PSK、QAM):

  将类比的电磁波调变成不同的波形来代表 0 与 1 两种不同的数码讯号。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,每个人的手机天线要传送出去的数码讯号 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?

  多工技术(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,不论数码讯号调变技术或多工技术,都是在数码讯号(0 与 1)进行运算与处理的时候就一起进行,一般是先进行多工技术再进行数码讯号调变技术(OFDM 除外),所以多工技术与调变技术必定是同时使用。

  数码调变技术

  现在的手机是属于“数码通讯”,也就是我们讲话的声音(连续的类比讯号),先由手机转换成不连续的0与1两种数码讯号,再经由数码调变转换成电磁波(类比讯号载着数码讯号),最后从天线传送出去,原理如图所示。

3G、4G、5G怎么造?一文看懂手机里的通讯技术

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