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5G中的基带、射频,到底是干什么用的? (上)

说起基带和射频,相信大家都不陌生。它们是通信行业里的两个常见概念,经常出现在我们面前。

不过,越是常见的概念,网上的资料就越混乱,错误也就越多。这些错误给很多初学者带来了困扰,甚至形成了长期的错误认知。

所以,我觉得有必要写一篇文章,对基带和射频进行一个基础的介绍。

—— 正文开始 ——

现在都流行“端到端”,我们就以手机通话为例,观察信号从手机到基站的整个过程,来看看基带和射频到底是干什么用的。

当手机通话接通后,人的声音会通过手机麦克风拾音,变成电信号。这个电信号,是模拟信号,我们也可以称之为原始信号。

声波(机械波)转换成电信号

此时,我们的第一个主角——基带,开始登场。

基带,英文叫Baseband,基本频带。

基本频带是指一段特殊的频率带宽,也就是频率范围在零频附近(从直流到几百KHz)的这段带宽。处于这个频带的信号,我们成为基带信号。基带信号是最“基础”的信号。

现实生活中我们经常提到的基带,更多是指手机的基带芯片、电路,或者基站的基带处理单元(也就是我们常说的BBU)。

回到我们刚才所说的语音模拟信号。

这些信号会通过基带中的AD数模转换电路,完成采样、量化、编码,变成数字信号。具体过程如下如所示:

上图中的编码,我们称之为信源编码

信源编码,说白了,就是把声音、画面变成0和1。在转换的过程中,信源编码还需要进行尽可能地压缩,以便减少“体积”。

对于音频信号,我们常用的是PCM编码(脉冲编码调制,上图就是)和MP3编码等。在移动通信系统中,以3G WCDMA为例,用的是AMR语音编码。

对于视频信号,常用的是MPEG-4编码(MP4),还有H.264、H.265编码。大家应该也比较熟悉。

除了信源编码之外,基带还要做信道编码

编码分为信源编码信道编码

信道编码,和信源编码完全不同。信源编码是减少“体积”。信道编码恰好相反,是增加“体积”。

信道编码通过增加冗余信息,对抗信道中的干扰和衰减,改善链路性能。

举个例子,信道编码就像在货物边上填塞保护泡沫。如果路上遇到颠簸,发生碰撞,货物的受损概率会降低。

image.png

去年联想投票事件里提到的Turbo码、Polar码,LDPC码,还有比较有名的卷积码,全部都属于信道编码。

除了编码之外,基带还要对信号进行加密。

接下来的工作,还是基带负责,那就是调制

调制,简单来说,就是让“波”更好地表示0和1。

image.png

最基本的调制方法,就是调频(FM)、调幅(AM)、调相(PM)。


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