深入分析基帶、基站同5G通信的交叉關系

陳曉瑜　康政

摘要：5G是現在移動通信最熱門的話題，5G的出現讓人們能感受到更快的速度和智能功能。移動速度的更新在這幾十年來發展十分迅速，其核心技術的提升，和基站和基帶的技術密切相關。該文主要介紹了移動通信技術的核心，其對應基站基帶的工作原理，技術難關，以及全球的現狀和未來的發展趨勢。

[關鍵詞]手機基帶基站移動通信網絡

1手機移動通信技術核心

移動通信的精髓就是蜂窩，蜂窩通信即若千個基站組成蜂窩狀的覆蓋范圍，手機在其中一棟的時候，信號就會被蜂窩狀的基站接力。現在人們常說的2G，3G，4G以及即將普及的5G網絡，這些都是正在服役的通信網絡類型，是根據不同電磁波的頻率范圍劃分的。因為每個基站的有效覆蓋區域就是一個“蜂窩”，手機在基站的覆蓋范圍內，對應的基站就能為該手機提供服務。若在基站覆蓋不到的范圍，那么手機就無法進行通信。基站和手機基帶技術的提升就成為了移動網絡更新換代的基石，如果基帶和基站技術沒有得到提升，那么移動網絡技術也會止步不前。

2基站的組成

基站是建立通信的第一關鍵問題，它主要由基站收發臺和基站控制器兩部分組成。

收發臺由無線發/接受設備、天線和處理信號的無線接口三部分共同協作。控制器是負責對發送或者接收到的信號進行處理和轉發。不同的收發臺之間的信號覆蓋范圍即網絡覆蓋范圍。當移動設備在一個收發臺的范圍內移動到另外一個收發臺的覆蓋范圍時，這兩個收發臺之間就是在完成接受和轉發的操作。為了有選擇行的發送和接收信號，收發臺的接收和發送天線還分為全向和定向兩種不同模式。兩種天線和兩種模式可組成三種不同的配置方式去篩選頻道數（本應該是天線類型和模式自由組合構成四種配置方式，但發定向和收全向不能實現）。

控制器由無線收發信機、天線和信號處理電路等組成。控制器不僅可以實現對收發臺的控制，而且能完成信道之間的切換。當移動設備在某個基站范圍內進行通訊時，控制器就會為該移動設備開啟一個信道，當通訊結束時，控制器又會把信道關閉起來。若移動設備要從該基站移動到另一個基站覆蓋范圍時，控制器就會把對于這個移動設備開啟關閉信道的任務轉交給下一個基站的控制器。

3手機基帶和基站的工作原理

手機基帶與基站是共同作用的，二者缺一不可。

3.1手機基帶工作原理

手機基帶是手機中重要的組成部分，手機基帶中，又可繼續劃分，劃分為基帶芯片、基帶信號調制解調器及各種小型元器件，整個手機基帶在需要發送將特定的數字信號時，會把它進行調制把它加到載波上達到特定的頻段從而形成調制信號，再通過傳輸信道將其傳輸至基站進行通信交換至接收源，而手機基帶在接收時則需要通過基帶芯片的解調器將負載在載波中的特定信號截取下來然后將其解調回原本的數字信號并將它上傳至手機上層進行再處理。

3.2基站工作原理

基站則是無線電臺站的一種形式，可分為四類，宏基站、微基站、微微基站和分布基站，同時基站又可分為基站收發臺和控制器。簡單來說基站的作用就是在特定的覆蓋范圍內，通過移動通信交換中心，與每個人的手機端等移動設備之間進行信息傳遞，將接收到的電磁波信號轉發至它需要去的地方。如果沒有基站，發送的信息就相當于失去了指南針，失去目的地信息則會導致無法傳輸至正確的地方或中途丟失，自然也就會發送失敗。基站最主要功能就是提供無線覆蓋，基站的基帶和射頻處理能力，決定了基站的物理結構由基帶模塊和射頻模塊兩大部分組成。基帶模塊（基站的基帶與手機基帶不同）主要是完成基帶的調制與解調、無線資源的分配、呼叫處理、功率控制與軟切換等。射頻模塊主要是完成空中射頻信道和基帶數字信道之間的轉換，以及射頻信道的放大、收發等功能。

4通訊基帶和移動通信網絡的應用

從已經被拋棄很久的1G網絡到即將普及的5G網絡，為了實現人們對手機功能以及網速的更高要求，基帶技術和移動通信網絡技術得到快速的發展。通訊基帶和移動通信網絡的關系密不可分。簡單來說，基帶是為移動通訊網絡服務的。就以實現手機5G網絡通信為例，要想實現該功能，就需要基站和人們手機里的基帶芯片配合運作。5G指的是頻率在3.5GHz的電磁波，基站是在無線電覆蓋區中，通過交換中心，與移動電話中斷之間進行信息交換的無線電收發電臺而手機里基帶芯片是用來處理基帶信號。通過類比來解釋兩者的應用原理，基站就相當于是發射器，而基帶就相當于接收器，兼備能發射5G頻道的波的基站以及5G基帶之后才能實現5G通信。5G的頻率很高速度很快，所以它衰減很快也很難穿透障礙，即穿透力差。相比4G網使用的宏基站覆蓋范圍，5G網要使用的微基站覆蓋范圍就小很多，僅能覆蓋幾十米，所以需要大量大范圍安裝。但它很好能解決4G網絡離基站遠就信號差的問題

5技術難關

至今為止，普及使用的手機通信網絡為4G，5G網絡至今還未普及使用的原因只要有以下幾點。對于基站方面，要想實現5G通信，就要建新的基站，以前用于1G-4G通信的基站就不能支持5G的網絡。要把所有的的基站都更新換代，這不僅要花費大金錢，這也是個任務量很大的工程。另一方面則是基帶芯片。基帶芯片最關鍵的技術困難是芯片其中很多通訊技術涉及專利問題。目前只有極少數公司能造出成熟的5G基帶芯片。由于目前所有手機都沒有相應的5G手機基帶，必須更換帶有5G基帶芯片的手機才能更好的享受該網絡服務。或許我們現在更加期待有其他辦法替換必須更換手機才能體驗5G網絡這個困境。

6現狀和未來趨勢

目前，全球的手機基帶芯片主要集中于高通，英特爾，和華為三大廠商。對于的國外通信公司來說，高通在該領域處于領先地位，而我們中國也有華為公司在該領域貢獻十分出色。從4G到5G的跨越是一個極大的進步。在如今5G爭奪戰正打得火熱，要想占領主導權就必須投入更多人力物力到5G技術的研發之中，其技術研發過程仍遇到許多困難。在2018年年底，高通公司就發布了驍龍855芯片，該芯片是首款7nm工藝CPU采用八核Kryo'485架構的芯片，驍龍855是2019年上半年安卓平臺最強的Soc，但是由于高通還未將驍龍855配備驍龍X505G調制解調器以及相應的毫米波天線模組等，在5G基站覆蓋后驍龍855仍舊無法直接使用5G網絡。

5G時代不僅僅是給人們速度上的改變，更多的是5G能同時連接海量終端實現萬物相連，即現在很火的一個名詞“物聯網”。5G時代即將到來，相信在未來隨著科技發展人們能得到技術上更大的突破6G，7G時代會陸續到來，但仍有許多科技難關需要數代人為之努力并把它們逐一攻破。

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[5]通信網絡，什么是基帶，基帶長什么樣？電子發燒友網.2018-01-29[2019-3-31]http：//m.elecfans.com/article/625503.html.