頻譜分析儀解析通訊組件:由基帶、中頻、射頻零部件
導語:我們知道無線通訊的須譜十分有限,分配非常嚴格,相同須寬的電磁波只能使用一次,為了解決僧多常少的難題,工程師研發(fā)出許多“調變技術”Wodulation)與“多任務技術”ultiplex),來增加頻謝效率,因此才有了36、46、56不同通訊世代技術的發(fā)明,那么在我們的手機望,是什么組件負責替我們處理這些技術的呢?
1、頻譜分析儀變技術與多任務技術
首先我們要了解“調變技術(Modulation)”與“多任務技術(Multiplex)”是完全不一樣的東西,讓我們先來看看它們到底有什么不同?
數(shù)碼訊號調變技術(ASK、FSK、PSK、QAM):將模擬的電磁波調變成不同的波形來代表0與1兩種不同的數(shù)碼訊號。ASK用振幅大小來代表0與1、FSK頻譜分析儀用頻率大小來代表0與1、PSK用相位(波形)不同來代表0與1、QAM同時使用振幅大小與相位(波形)不同來代表0與1。
好啦,每個人的手機天線要傳送出去的數(shù)碼訊號0與1都變成不同波形的電磁波了,問題又來了,這么多不同波形的電磁波丟到空中,該如何區(qū)分哪些是你的(和你通話的),哪些是我的(和我通話的)呢?
多任務技術(TDMA、FDMA、CDMA、OFDM):將電磁波區(qū)分給不同的使用者使用。TDMA用時間先后來區(qū)分是你的還是我的,FDMA用不同頻率來區(qū)分是你的還是我的,CDMA用不同密碼(正交展頻碼)來區(qū)分是你的還是我的,0FDM用不同正交子載波頻率來區(qū)分是你的還是我的。
值得注意的是,不論數(shù)碼訊號調變技術或多任務技術,都是在數(shù)碼訊號(0與1)進行運算與處理的時候就一起進行,一般是先進行多任務技術再進行數(shù)碼訊號調變技術(OFDM除外),所以多任務技術與調變技術必定是同時使用。
2、數(shù)碼調變技術(Digital modulation)
現(xiàn)在的手機是屬于“數(shù)碼通訊”,也就是我們講話的聲音(連續(xù)的模擬訊號),先由手機轉換成不連續(xù)的0與1兩種數(shù)碼訊號,再經(jīng)由數(shù)碼調變轉換成電磁波(模擬訊號載著數(shù)碼訊號),最后從天線傳送出去,
數(shù)碼通訊系統(tǒng)架構
頻譜分析儀數(shù)碼通訊系統(tǒng)的架構,使用者可能使用智能手機打電話進行語音通信或上網(wǎng)進行資料通信,我們分別說明如下:
語音上傳(講電話):聲音由麥克風接收以后為低頻模擬訊號,經(jīng)由低頻模擬數(shù)碼轉換器
(ADC)轉換為數(shù)碼訊號,經(jīng)由“基帶芯片(BB)”進行資料壓縮(Encoding)、加循環(huán)式重復檢查碼(CRC)、頻道編碼(Channel coding)、交錯置(Inter-1eaving)、加密(Ciphering)、格式化(Formatting),再進行多任務(Multiplexing)、調變(Modulation)等數(shù)碼訊號處理。
接下來經(jīng)由“中頻芯片(IF)”也就是高頻數(shù)碼模擬轉換器(DAC)轉換為高頻模擬訊號(電磁波);最后再經(jīng)由“射頻芯片(RF)”形成不同時間、頻率、波形的電磁波由天線傳送出去。語音下載(聽電話):天線將不同時間、頻率、波形的電磁波接收進來,經(jīng)由“射頻芯片(RF)”處理后得到高頻模擬訊號(電磁波),再經(jīng)由“中頻芯片(IF)”也就是高頻模擬數(shù)碼轉換器(ADC)轉換為數(shù)碼訊號。
接下來經(jīng)由“基帶芯片(BB)”進行解調(De-modulation)、解多任務(De-multiplexing)、解格式化(De-formatting)、解密(De-ciphering)、解交錯置(0e-inter-1eaving)、頻道解碼(Channe1decoding)、解循環(huán)式重復檢查碼(CRC)、資料解壓縮(Decoding)等數(shù)碼訊號處理,最后再經(jīng)由低頻數(shù)碼模擬轉換器(DAC)轉換為低頻模擬訊號(聲音)由麥克風播放出資料通信(上網(wǎng)):基本上資料通信不論上傳或下載都是數(shù)碼訊號,所以直接進入基帶芯片(BB)處理即可,其他流程與語音通信類似,在此不再重復描述。
注:頻譜分析儀通訊的原理就是一大堆的數(shù)學,由于手機是我們天天都在用的東西,一般人對通訊或多或少都有些好奇想要進一步了解,但是往往走進教室第一堂課看到的就是一大堆復雜的數(shù)碼:傅立葉轉換(Fourier Transform)、拉普拉斯轉換(Laplace Transform)、離散(Discrete),立刻就打退堂鼓,為了簡化復雜度讓大家容易看懂,上面對于數(shù)碼通訊系統(tǒng)的介紹只是示意,與實際的情況會有落差,建議有興趣進一步了解的人可以立足于上面的概念,來進一步了解技術細節(jié)。
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