让你⼀次看懂⼿机芯⽚的⼯作原理
在《解析通讯技术(上)》与《解析通讯技术(下)》中，我们了解到⽆线通讯的频谱有限，分配⾮常严格，相同频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“调变技术”(Modulation)与“多⼯技术”(Multiplex)，来增加频谱效率，因此才有了 3G、4G、5G 不同通讯世代技术的发明，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? 调变技术与多⼯技术
⾸先我们要了解“调变技术(Modulation)”与“多⼯技术(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?
数位讯号调变技术(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 两种不同的数位讯号。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位讯号 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la-15
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，不论数位讯号调变技术或多⼯技术，都是在数位讯号(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位讯号调变技术(OFDM 除外)，所以多⼯技术与调变技术必定是同时使⽤。
数位调变技术(Digital modulation)
河南网通宽带现在的⼿机是属于“数位通讯”，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1两种数位讯号，再经由数位调变转换成电磁波(类⽐讯号载着数位讯号)，最后从天线传送出去，原理如图⼀所⽰。
▲图⼀：数位通讯⽰意图。
数位通讯系统架构
数位通讯系统的架构如图⼆(a)所⽰，使⽤者可能使⽤智慧型⼿机打电话进⾏语⾳通信或上⽹进⾏资料通信，我们分别说明如下：
▲图⼆：通讯系统架构⽰意图。
语⾳上传(讲电话)：声⾳由麦克风接收以后为低频类⽐讯号，经由低频类⽐数位转换器(ADC)转换为数位讯号，经由“基频晶⽚(BB)”进⾏资料压缩(Encoding)、加循环式重复检查码(CRC)、频道编码(Channel coding)、交错置(Inter-leaving)、加密(Ciphering)、格式化(Formatting)，再进⾏多⼯(Multiplexing)、调变(Modulation)等数位讯号处理，如图⼆(b)所⽰。
接下来经由“中频晶⽚(IF)”也就是⾼频数位类⽐转换器(DAC)转换为⾼频类⽐讯号(电磁波)；最后再经由“射频晶⽚(RF)”形成不同时间、频率、波形的电磁波由天线传送出去。
语⾳下载(听电话)：天线将不同时间、频率、波形的电磁波接收进来，经由“射频晶⽚(RF)”处理后得到⾼频类⽐讯号(电磁波)，再经由“中频晶⽚(IF)”也就是⾼频类⽐数位转换器(ADC)转换为数位讯号。微笑图书室
接下来经由“基频晶⽚(BB)”进⾏解调(De-modulation)、解多⼯(De-multiplexing)、解格式化(De-formatting)、解密(De-ciphering)、解交错置(De-inter-leaving)、频道解码(Channel decoding)、解循环式重复检查码(CRC)、资料解压缩(Decoding)等数位讯号处理，最后再经由低频数位类⽐转换器(DAC)转换为低频类⽐讯号(声⾳)由麦克风播放出来。
(Decoding)等数位讯号处理，最后再经由低频数位类⽐转换器(DAC)转换为低频类⽐讯号(声⾳)由麦克风播放出来。
容桂中学
资料通信(上⽹)：基本上资料通信不论上传或下载都是数位讯号，所以直接进⼊基频晶⽚(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：通讯的原理就是⼀⼤堆的数学，由于⼿机是我们天天都在⽤的东西，⼀般⼈对通讯感多感少都有些好奇想要进⼀步了解，但是往往⾛进教室第⼀堂课看到的就是⼀⼤堆复杂的数位：傅⽴叶转换(Fourier Transform)、拉普拉斯转换(Laplace Transform)、离散(Discrete)，⽴刻就打退堂⿎，为了简化复杂度让⼤家容易看懂，上⾯对于数位通讯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。
⽆线通讯系统架构
基于前⾯的介绍，我们来看看智慧型⼿机⾥⼏个重要的积体电路(IC)，主要包括：基频(BB)、中频(IF)、射频(RF)三个部份，如图三所⽰，每个部分都可能有⼀个到数个积体电路(IC)，也有可能是把数个积体电路(IC)封装成⼀个，称为“系统单封装(System in a Package，SiP)”，或把数个晶⽚整合成⼀个，称为“系统单晶⽚(System on a Chip，SoC)”。
▲图三：⽆线通讯系统架构⽰意图。
基频晶⽚(Baseband，BB)：属于数位积体电路，⽤来进⾏数位讯号的压缩/解压缩、频道编码/解码、
交错置/解交错置、加密/解密、格式化/解格式化、多⼯/解多⼯、调变/解调，以及管理通讯协定、控制输⼊输出介⾯等运算⼯作，着名的⾏动电话基频晶⽚供应商包括：⾼通(Qualcomm)、博通(Broadcom)、迈威尔(Marvell)、联发科(MediaTek)等。
调变器(Modulator)：将基频晶⽚处理的数位讯号转换成⾼频类⽐讯号(电磁波)，才能传送很远，想要进⼀步了解通讯原理的⼈可以参考这⾥。
混频器(Mixer)：主要负责频率转换的⼯作，将调变后的⾼频类⽐讯号(电磁波)转换成所需要的频率，来配合不同通讯系统的频率范围(⽆线频谱)使⽤。2009我的梦想
解调器(Demodulator)：接收讯号时使⽤，将⾼频类⽐讯号(电磁波)转换成数位讯号，再传送到基频晶⽚(BB)进⾏数位讯号处理⼯作
所以⼿机上传(讲电话)的原理是：先由基频晶⽚(BB)处理数位语⾳讯号，再经由调变器(Modulator)转换成⾼频类⽐讯号，由混频器(Mixer)转换成所需要的频率，由带通滤波器(BPF)得到特定频率范围(频带)的⾼频类⽐讯号(电磁波)，由功率放⼤器(PA)增强讯号，最后由传送接收器(Tx)传送到天线输出。关于厉行节约反对食品浪费的意见
相反的，⼿机下载(听电话)的原理是：先由天线传送过来⾼频类⽐讯号(电磁波)，由传送接收器(Rx)接收进来，再经由带通滤波器(BPF)得到特定频率范围(频带)的⾼频类⽐讯号，由低杂讯放⼤器(LNA)将
微弱的讯号放⼤，由混频器(Mixer)转换成所需要的频率，由解调器(Demodulator)转换成数位语⾳讯号，最后由基频晶⽚(BB)处理数位语⾳讯号。
通讯相关积体电路：基频、中频、射频
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