與手機網(wǎng)速、通話質(zhì)量千絲萬縷的通信基帶

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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？

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。基帶的作用十分類似于我們?nèi)粘Ｉ钪械墓庳垺DSL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。

基帶領(lǐng)域有哪些“玩家”？

下行Cat解釋

上行Cat解釋

高通：

憑借多年來在 CDMA 技術(shù)上的積累，成為了目前基帶市場中占據(jù)份額最大的廠商。根據(jù)國外市場調(diào)研機構(gòu) Strategy AnalyTIcs 最新的報告顯示， 2016 年上半年，全球蜂窩基帶處理器的市場規(guī)模達到了105億美元，其中有超過50%的收益份額被高通拿走，出貨量份額也達到了54%。

高通為了保持在技術(shù)上的領(lǐng)先優(yōu)勢，在基帶研發(fā)投入了大量資金，因此高通擁有大量高性能、集成全網(wǎng)通、支持技術(shù)齊備的通信基帶，無論是外掛還是內(nèi)置，一樣難不倒高通。而且更是發(fā)布了X50全球第一個5G網(wǎng)絡(luò)通信基帶，高通至今奉行技術(shù)先行，標(biāo)準(zhǔn)由“我”定的做事風(fēng)格。

聯(lián)發(fā)科：

得益于中國以及新興市場對于中低端的智能手機推動，MTK聯(lián)發(fā)科的通信基帶出貨份額攀升至23%，排名第二。憑借著較低的價格，聯(lián)發(fā)科大舉殺入中低端市場，前期大量支持“五模”雙4G的基帶，成功避開了高通在CDMA方面的專利，獲得大量市場用戶。此后更是實現(xiàn)了SoC上集成了全網(wǎng)通。

三星：

三星在基帶市場上一直處于自研自用，不過以三星在Android市場上稱皇稱霸，12%份額排名第三。而且全部都以外掛形式，有報道稱三星下一代shannon 359基帶將會集成于SoC上。

展訊：

作為為數(shù)不多的中國玩家，展訊的名頭視乎不太響亮，但是其外掛基帶在業(yè)界內(nèi)可是大名鼎鼎，前幾年還獲得了Intel大筆投資，因此其基帶性能非常不錯，更是研制出連高通都沒做出的來雙卡雙待雙通方案。

Intel：

Intel原本在基帶市場也是默默無聞的，不過由于intel不再死守X86處理器市場，全面多元化旗下業(yè)務(wù)，因此在全球4G浪潮推動下，LTE基帶供應(yīng)商都獲得超越之前的份額，而且在iPhone 7上首次集成了Intel XMM系列基帶，加之iPhone每年都熱賣，Intel基帶市場份額將會得到進一步增長。

什么是多模多頻？

我們經(jīng)常在手機發(fā)布會上看到這個手機支持五模十三頻、全網(wǎng)通之類的，那么到底是個什么玩意？

多模指的就是支持移動通信制式的種類。在中國，移動通信制式包括移動TD-LTE、電信/聯(lián)通LTE FDD、移動TD SCDMA、聯(lián)通WCDMA、移動/聯(lián)通GSM、電信CDMA2000、電信CDMA 1x、EVDO。

多頻就是在各種模式下手機能支持工作頻率，由于全球范圍內(nèi)每個國家對于網(wǎng)絡(luò)制式使用以及頻段劃分不一致，同時避免頻段干擾，即便是運行在同一個網(wǎng)絡(luò)制式上，也會有頻段上的區(qū)別。

舉個例子，中國移動所提出的五模十三頻，就是同時支持TD-LTE、LTE FDD、TD-SCDMA、WCDMA、GSM五種移動通信制式；支持TD-LTE Band38/39/40，TD-SCDMA Band34/39，WCDMA Band1/2/5，LTE FDD Band7/3，GSM Band2/3/8 這10個中國境內(nèi)最常用的頻段，此外還支持TD-LTE Band41，LTE FDD Band1/17，GSM Band5頻段的話，就可以實現(xiàn)手機全球漫游。

其實大家對于自己手機通信質(zhì)量不必太擔(dān)心，因為電信網(wǎng)是一個公共網(wǎng)，一個設(shè)備出現(xiàn)問題就有可能影響到整個網(wǎng)絡(luò)的運行。因此中國長期以來對電信設(shè)備一直采用入網(wǎng)許可證制度，所有進入公共電信網(wǎng)的設(shè)備都必須要通過檢測，符合相關(guān)要求的設(shè)備才允許入網(wǎng)使用。