通信基帶長什么樣?基帶領(lǐng)域“玩家”有哪些?
自從我們進入了4G時代,各家手機廠商處理器新品發(fā)布會現(xiàn)場都會聽到支持全網(wǎng)通、x模x頻等等一系列與通信網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的專有名詞,這些技術(shù)最主要來自手機中的一個名為基帶的芯片支持。那么什么是基帶芯片呢?
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201704/346342.htm什么是基帶?
對于基帶一詞,想必很多網(wǎng)友都是耳熟能祥的東西,畢竟在“遠古”時代的Android是可以隨意刷寫基帶,就像更新ROM一樣簡單,刷入新基帶過后還可能對手機的信號、通話質(zhì)量有一定增強。不過呢在這里,我們所指的基帶是硬件上的基帶芯片。
基帶芯片就是手機中的通信模塊,最主要的功能就是負責(zé)與移動通信網(wǎng)絡(luò)的基站進行交流,對上下行的無線信號進行調(diào)制、解調(diào)、編碼、解碼工作。沒有了它的支持,你的手機只能是一個擺設(shè),無法發(fā)揮出手機原本應(yīng)該有的通訊作用,包括通話、短信、上網(wǎng)一系列互連功能?;鶐У淖饔檬诸愃朴谖覀?nèi)粘I钪械墓庳?、ADSL貓作用,只不過是將信號處理對象由光、電變成電磁波。
基帶芯片核心部分最主要分為兩個部分:射頻部分和基帶部分。射頻部分是將電信號調(diào)制成電磁波發(fā)送出去或是對接收電磁波進行解調(diào),并且實現(xiàn)基帶調(diào)制信號的上變頻和下變頻。基帶部分一般是對信號處理,一般由固定功能的DSP提供強大的處理能力,在現(xiàn)代通信設(shè)備中,DSP一般被用作語音信號處理、信道編解碼、圖像處理等等。
因此你的手機支持什么制式網(wǎng)絡(luò)及頻段,通話質(zhì)量的好壞、網(wǎng)速的快慢、信號的強弱都由這塊基帶芯片決定,不同的基帶芯片之間參數(shù)、性能、體驗區(qū)別非常之大。因此基帶的好壞已經(jīng)基本上決定了你手機的使用體驗,外觀上再好看再精致的手機,沒有一款強大的基帶芯片在背后默默支持,那也只不過是個花瓶玩意,中看不中用。基帶芯片手機中最核心的部分,也是技術(shù)含量最高的部分,全球只有極少數(shù)廠家擁有此項技術(shù)。
基帶長什么樣?
集成于SoC:
目前移動基帶的趨向于集成于SoC上(System on a Chip,片上系統(tǒng),就是一個芯片集成了非常多的功能)。以高通驍龍835為例,在整個SoC芯片上,集成了CPU、GPU、DSP、ISP、安全模塊以及X16 LTE Modem,也就是移動基帶。
通常情況下,SoC內(nèi)置通信基帶往往意味著廠商擁有著強大的基帶設(shè)計能力,手握著最為重要的基礎(chǔ)通信技術(shù)專利,而且手機基帶對于功耗要求非常嚴苛,要精確控制功耗的變化一點都不容易。目前能做到在SoC上集成基帶功能的廠商包括:高通、MTK、華為等。
因此目前大量銷售高通以及MTK的SoC方案非常省事,他們已經(jīng)把CPU、GPU、基帶什么的都調(diào)試好,這對于需要大量新機來維持銷量和盈利的手機廠商來說,太具有吸引力了。集成基帶也有缺點就是對射頻性能有一定影響,需要考察手機廠商對于射頻天線的設(shè)計能力。
SoC集成基帶將會是未來的主流,無論是高通、MTK、華為都在搞集成基帶,好處顯而易見,成本降下來了,這很容易理解,原來需要兩塊或者更多芯片才能完成的事情,現(xiàn)在只要一塊就可以搞定。
外掛基帶:
由于基帶芯片的技術(shù)門檻高、研發(fā)周期長、資金投入大, 對于一般廠商而言,自行開發(fā)基帶芯片十分不劃算,都是通過外掛別家廠商的基帶實現(xiàn)通信功能。另外部分廠商對于基帶研發(fā)速度較慢,跟不上CPU的更新?lián)Q代速度,因此外置基帶顯然成本更為低廉。
外掛基帶也不是什么丟人的事,即便是三星仍在采用外掛基帶策略作為手機通信模塊,這個純屬無奈之舉,畢竟基礎(chǔ)通信技術(shù)有著不可跨越的專利壁壘,你必須得購買別家的技術(shù)授權(quán),傳聞三星下一代shannon 359基帶將會完全集成于SoC內(nèi)。
而且還有一種十分重要的原因,就是高通是Code Divsion Multi Access(CDMA)的發(fā)明者,擁有最多的CDMA基礎(chǔ)專利,并且設(shè)計了龐大而關(guān)系錯綜復(fù)雜的專利壁壘,而GSM、WCDMA、CDMA、TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)大量使用了CDMA的技術(shù)原理以及專利,現(xiàn)在以及可見的未來是繞不開的,外人很難將這些技術(shù)集成到自己的基帶設(shè)計中,除非交出一筆不菲的專利“保護費”。
蘋果iPhone 7使用的A10 Fusion SoC + Samsung RAM,外掛高通MDM9645M Cat.12基帶方案
信號處理過程
當(dāng)我們用手機打電話、上網(wǎng)時,電信號首先要經(jīng)過基帶處理,然后在手機和基站間建立邏輯信道,語音、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)就通過邏輯信道發(fā)送給基站,實現(xiàn)信息的互聯(lián)和通信。
一個經(jīng)過簡化的數(shù)字通信系統(tǒng)模型如下所示:
不同網(wǎng)絡(luò)制式下,語音信源編碼方式
信源編碼——刪繁就簡
主要目前就是前期將需要傳輸?shù)男旁磾?shù)據(jù)進行過濾,把沒有用的、冗余的數(shù)據(jù)全部去掉,使用一定算法壓縮信息,好處不言而喻,節(jié)省了信道資源、提高了系統(tǒng)有效性。
不同網(wǎng)絡(luò)制式下,語音信源編碼方式
信道編碼——增加冗余檢錯
與信源編碼相反,信道編碼的主要目的就是增加冗余信息,因為電磁波信號在自由空間傳播時,信道中常有干擾、噪聲以及多徑衰落問題,造成信號收發(fā)出錯,因此發(fā)明了信道編碼,引入冗余信息使得接受的信息也可以自行糾錯檢錯。
不同網(wǎng)絡(luò)制式下,信道編碼方式
數(shù)字調(diào)制——頻譜搬移
發(fā)射端將調(diào)制信號從低頻端搬移到高頻端(數(shù)字基帶信號與正弦波相乘調(diào)制成數(shù)字帶通信號),便于天線發(fā)送或?qū)崿F(xiàn)不同信號源,并且可以對頻譜進行復(fù)用,提供利用率。
信源解碼、信道解碼、數(shù)字解調(diào)都是其逆向過程,同樣需要專用硬件支持。目前隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展,ARM微處理器、DSP和FPGA結(jié)構(gòu)體系成為移動終端芯片實現(xiàn)的主要方式。
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