无线通讯的频谱有限，分配十分严厉，相同频宽的电磁波只能运用一次，为了处理人多粥少的难题，工程师研宣布许多“调变技能”(ModulaTIon)与“多工技能”(MulTIplex)，来添加频谱功率，因而才有了 3G、4G、5G 不同通讯代代技能的创造，那么在咱们的手机里，是什么元件担任替咱们处理这些技能的呢?
调变技能与多工技能
首要咱们要了解“调变技能(ModulaTIon)”与“多工技能(MulTIplex)”是彻底不一样的东西，让咱们先来看看它们到底有什么不同?
数码信号调变技能(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 两种不同的数码信号。ASK 用振幅巨细来代表 0 与 1、FSK 用频率巨细来代表 0 与 1、PSK 用相位(波形)不同来代表 0 与 1、QAM 一同运用振幅巨细与相位(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，该怎么区别那些是你的(和你通话的)，那些是我的(和我通话的)呢?
多工技能(TDMA、FDMA、CDMA、OFDM)：将电磁波区别给不同的运用者运用。TDMA 用时刻先后来区别是你的仍是我的，FDMA 用不同频率来区别是你的仍是我的，CDMA 用不同暗码(正交展频码)来区别是你的仍是我的，OFDM 用不同正交子载波频率来区别是你的仍是我的。
值得注意的是，不管数码信号调变技能或多工技能，都是在数码信号(0 与 1)进行运算与处理的时分就一同进行，一般是先进行多工技能再进行数码信号调变技能(OFDM 在外)，所以多工技能与调变技能必定是一同运用。
数码调变技能(Digital modulation)
现在的手机是归于“数码通讯”，也便是咱们说话的声响(接连的类比信号)，先由手机转化成不接连的0与1两种数码信号，再经由数码调变转化成电磁波(类比信号载着数码信号)，最终从天线传送出去，原理如图一所示。
图一：数码通讯暗示图。(Source：the Noun Project)
数码通讯体系架构
数码通讯体系的架构如图二(a)所示，运用者或许运用智能手机打电话进行语音通讯或上网进行资料通讯，咱们别离阐明如下：
图二：通讯体系架构暗示图
语音上传(讲电话)：声响由麦克风接纳以后为低频类比信号，经由低频类比数码转化器(ADC)转化为数码信号，经由“基频芯片(BB)”进行资料紧缩(Encoding)、加循环式重复查看码(CRC)、频道编码(Channel coding)、交织置(Inter-leaving)、加密(Ciphering)、格式化(Formatting)，再进行多工(Multiplexing)、调变(Modulation)等数码信号处理，如图二(b)所示。
接下来经由“中频芯片(IF)”也便是高频数码类比转化器(DAC)转化为高频类比信号(电磁波);最终再经由“射频
芯片(RF)”构成不一同间、频率、波形的电磁波由天线传送出去。
语音下载(听电话)：天线将不一同间、频率、波形的电磁波接纳进来，经由“射频芯片(RF)”处理后得到高频类比信号(电磁波)，再经由“中频芯片(IF)”也便是高频类比数码转化器(ADC)转化为数码信号。
接下来经由“基频芯片(BB)”进行解调(De-modulation)、解多工(De-multiplexing)、解格式化(De-formatting)、解密(De-ciphering)、解交织置(De-inter-leaving)、频道解码(Channel decoding)、解循环式重复查看码(CRC)、资料解紧缩(Decoding)等数码信号处理，最终再经由低频数码类比转化器(DAC)转化为低频类比信号(声响)由麦克风播映出来。
资料通讯(上网)：基本上资料通讯不管上传或下载都是数码信号，所以直接进入基频芯片(BB)处理即可，其他流程与语音通讯相似，在此不再重复描绘。
注：通讯的原理便是一大堆的数学，因为手机是咱们天天都在用的东西，一般人对通讯感多感少都有些猎奇想要进一步了解，可是往往走进教室第一堂课看到的便是一大堆杂乱的数码：傅立叶转化(Fourier Transform)、拉普拉斯转化(Laplace Transform)、离散(Discrete)，马上就打退堂鼓，为了简化杂乱度让咱们简单看懂，上面关于数码通讯体系的介绍仅仅暗示，与实践的状况会有落差，主张有爱好进一步了解的人能够立足于上面的概念，来进一步了解技能细节。
无线通讯体系架构
根据前面的介绍，咱们来看看智能手机里几个重要的集成电路(IC)，首要包含：基频(BB)、中频(IF)、射频(RF)三个部份，如图三所示，每个部分都或许有一个到数个集成电路(IC)，也有或许是把数个集成电路(IC)封装成一个，称为“体系单封装(System in a Package，SiP)”，或把数个芯片整组成一个，称为“体系单芯片(System on a Chip，SoC)”。
图三：无线通讯体系架构暗示图
基频芯片(Baseband，BB)：归于数码集成电路，用来进行数码信号的紧缩/解紧缩、频道编码/解码、交织置/解交织置、加密/解密、格式化/解格式化、多工/解多工、调变/解调，以及办理通讯协议、操控输入输出界面等运算作业，闻名的移动电话基频芯片供货商包含：高通(Qualcomm)、博通(Broadcom)、迈威尔(Marvell)、联发科(MediaTek)等。
调变器(Modulator)：将基频芯片处理的数码信号转化成高频类比信号(电磁波)，才干传送很远，想要进一步了解通讯原理的人能够参阅这儿。
混频器(Mixer)：首要担任频率转化的作业，将调变后的高频类比信号(电磁波)转化成所需求的频率，来合作不同通讯体系的频率规模(无线频谱)运用。
组成器(Synthesizer)：供给无线通讯电磁波与射频集成电路(RF IC)所需求的作业频率，一般经由“相位确定回路(PLL：Phase Locked Loop)”与“电压操控振荡器(VCO：Voltage Controlled Oscillator)”来供给精准的作业频率。
带通滤波器(Band Pass Filter，BPF)：只让特定频率规模(频带)的高频类比信号(电磁波)经过，将不需求的频率规模滤除，得到咱们需求的频率规模(频带)。
功率扩大器(Power Amplifier，PA)：高频类比信号(电磁波)传送出去之前，必须先经由功率扩大器(PA)扩大，增强信号才干传送到够远的当地。
传送接纳器(Transceiver)：担任传送(Tx：Transmitter)高频类比信号(电磁波)到天线，或是由天线接纳(Rx：Receiver)高频类比信号(电磁波)进来。
低杂讯扩大器(Low Noise Amplifier，LNA)：接纳信号时运用，天线接纳进来的高频类比信号(电磁波)很弱小，必须先经由低杂讯扩大器(LNA)扩大信号，才干进行处理。
解调器(Demodulator)：接纳信号时运用，将高频类比信号(电磁波)转化成数码信号，再传送到基频芯片(BB)进行数码信号处理作业
所以手机上传(讲电话)的原理是：先由基频芯片(BB)处理数码语音信号，再经由调变器(Modulator)转化成高频类比信号，由混频器(Mixer)转化成所需求的频率，由带通滤波器(BPF)得到特定频率规模(频带)的高频类比信号(电磁波)，由功率扩大器(PA)增强信号，最终由传送接纳器(Tx)传送到天线输出。
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信号(电磁波)，由传送接纳器(Rx)接纳进来，再经由带通滤波器(BPF)得到特定频率规模(频带)的高频类比信号，由低杂讯扩大器(LNA)将弱小的信号扩大，由混频器(Mixer)转化成所需求的频率，由解调器(Demodulator)转化成数码语音信号，最终由基频芯片(BB)处理数码语音信号。
通讯相关集成电路：基频、中频、射频
前面介绍的无线通讯体系后端(Back end)运用基频芯片来处理数码信号，前端(Front end)则所运用的集成电路(IC)大致上能够分为“射频芯片”与“中频芯片”两大类，别离运用不同资料的晶圆制造：
中频芯片(Intermediate Frequency，IF)：又称为“类比基频(Analog baseband)”，概念上便是“高频数码类比转化器(DAC)”与“高频类比数码转化器(ADC)”，包含：调变器(Modulator)、解调器(Demodulator)，一般还有中频扩大器(IF amplifier)与中频带通滤波器(IF BPF)等，一般由矽晶圆制造的 CMOS 元件组成，或许是数个集成电路，其些或许整组成一个集成电路(IC)。
射频芯片(Radio Frequency，RF)：又称为“射频集成电路(RFIC)”，是处理高频无线信号一切芯片的总称，一般包含：传送接纳器(Transceiver)、低杂讯扩大器(LNA)、功率扩大器(PA)、带通滤波器(BPF)、组成器(Synthesizer)、混频器(Mixer)等，一般由砷化镓晶圆制造的 MESFET、HEMT 元件，或矽锗晶圆制造的 BiCMOS 元件，或矽晶圆制造的 CMOS 元件组成，现在也有用氮化镓(GaN)制造的功率扩大器，或许是数个集成电路，某些或许整组成一个集成电路(IC)。
