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通信调制技术太纷杂，手机通信都用到了啥？
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2017-11-12
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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，那么在我们的手机里，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，每个人的手机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，不论数字信号调变技术或多任务技术，都是在数字信号（0 与 1）进行运算与处理的时候就一起进行，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（Digital modulation）
现在的手机是属于「数字通信」，也就是我们讲话的声音（连续的模拟信号），先由手机转换成不连续的 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），最后从天线传送出去，原理如图一所示。
图一：数字通信示意图。（Source：the Noun Project）
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手机打电话进行语音通信或上网进行数据通信，我们分别说明如下：
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，每个人的手机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，不论数字信号调变技术或多任务技术，都是在数字信号（0 与 1）进行运算与处理的时候就一起进行，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（Digital modulation）
现在的手机是属于「数字通信」，也就是我们讲话的声音（连续的模拟信号），先由手机转换成不连续的 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），最后从天线传送出去，原理如图一所示。
图一：数字通信示意图。（Source：the Noun Project）
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手机打电话进行语音通信或上网进行数据通信，我们分别说明如下：
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