原创 一文接下基带芯片与手机信号的关系

　　基带芯片是用来合成即将发射的基带信号，或对接收到的基带信号进行解码。具体地说，就是发射时，把音频信号编译成用来发射的基带码；接收时，把收到的基带码解译为音频信号。同时，也负责地址信息（手机号、网站地址）、文字信息（短讯文字、网站文字）、图片信息的编译。

　　组成

　　基带芯片可分为五个子块：CPU处理器、信道编码器、数字信号处理器、调制解调器和接口模块。

　　CPU处理器对整个移动台进行控制和管理，包括定时控制、数字系统控制、射频控制、省电控制和人机接口控制等。若采用跳频，还应包括对跳频的控制。同时，CPU处理器完成GSM终端所有的软件功能，即GSM通信协议的layer1（物理层）、layer2（数据链路层）、layer3（网络层）、MMI（人-机接口）和应用层软件。

　　信道编码器主要完成业务信息和控制信息的信道编码、加密等，其中信道编码包括卷积编码、FIRE码、奇偶校验码、交织、突发脉冲格式化。

　　数字信号处理器主要完成采用Viterbi算法的信道均衡和基于规则脉冲激励-长期预测技术（RPE-LPC）的语音编码/解码。

　　调制/解调器主要完成GSM系统所要求的高斯最小移频键控（GMSK）调制/解调方式。

　　接口部分包括模拟接口、数字接口以及人机接口三个子块；

　　（1）模拟接口包括；语音输入/输出接口；射频控制接口。

　　（2）辅助接口；电池电量、电池温度等模拟量的采集。

　　（3）数字接口包括；系统接口；SIM卡接口；测试接口；EEPROM接口；存储器接口；ROM接口主要用来连接存储程序的存储器FLASHROM，在FLASHROM中通常存储layer1，2，3、MMI和应用层的程序。RAM接口主要用来连接存贮暂存数据的静态RAM（SRAM）。

　　目前大家都会通过ipad或手机上显示的wifi的信号格或手机信号格去判断信号的强度，但是其实信号强度固然很重要，评判一部手机的无线性能是否仅仅看信号的强弱呢？比如，未来4G手机和802.11ac下的wifi吞吐量，还与天线、信道相关性、芯片的基带算法（baseband algorithm）等直接相关。

　　一般人习惯性地将手机无线性能的优劣，称之为信号“强”或“弱”，其实除了信号的强弱，手机的无线性能还与其基带算法直接有关，尤其是进入4G以后，基带算法的优劣将直接决定手机的“上网速度”——在这个层面，大家才会真正体会到高通、intel、MTK、展讯、海思等在baseband algorithm上究竟有多大的差距，而不仅仅是以4核、8核或32位、64位或者CPU主频速度这么简单粗暴的评比方法去评估一个通信芯片的性能——不过，今天，咱们暂时只讲信号“强”“弱”。

　　换句话说，其实手机无线性能的优劣，一部分取决于整机射频或天线设计，另一部分取决于基带算法（通信芯片），但我今天的讨论话题先局限在射频和天线这个层面，需要各位读者心中牢记的一点是：越来越多的手机，尤其是4G手机，芯片的基带算法将与射频设计一同影响整机的无线性能，并直接反应在上网速率上。只关注射频设计或信号“强”“弱”，是一种过时了的、片面的观点。

　　手机的信号强弱，一方面决定于手机本身，另一方面决定于运营商的网络。运营商的网络覆盖目前主要是跟基站的布局和发射功率有关，在各个运营商内部有专门的网络优化部门，针对网络的负荷情况和信号覆盖盲区等做相关的优化工作，以保证用户体验最佳，当然，如果手机的性能越好，对网络的要求就相对越低一些，所以运营商在集采手机时，是需要做手机无线性能方面的测试的。而作为一般用户，我们也许可以选择不同的运营商，但是对于运营商的网络状况我们无法控制的，所以一般人更具可操作性的，是关注手机的无线性能，然后选一个性能较佳的，这样在同等的网络覆盖情况下，上网速度和通话质量都能够比别人更好。

　　对于手机自身的射频与天线设计，其实我们一般关注的是手机往外发射的功率（可以理解成嗓门大小），和接收灵敏度（诸如耳朵能听多小的声音），这两者除了与自身的设计优劣有关以外，还与整机的电磁兼容设计相关，拿接收灵敏度来举例子，如果你的耳朵能听很小的声音，但是如果周围环境（板子上的电磁干扰）的噪声太大，你同样听不到对方讲了什么话——这个问题在手机上尤为突出，因为在手机这个巴掌一样大的地方，元器件及各种模块、天线密布，板级设计稍有不当，就会使各模块之间产生互干扰，或由于EMI（Electro-Magnec Interference）导致接收机系统中的信噪比劣化。

　　目前的手机芯片分为三块，射频收发机（RF transceiver）， 基带调制解调器（baseband modem）以及应用处理器（AP： applicaTIon processor）。以高通的产品线为例，射频收发机芯片的产品代号为WTR1605，基带调制解调器芯片为MDM9x25系列，应用处理器则是比较熟悉的骁龙系列。

　　按照高通的产品划分来看，射频收发机芯片负责无线通信，应用处理器就是传统意义的CPU和GPU，基带调制解调器芯片负责对无线通信的收发信号进行数字信号处理，在整个系统中的位置介于前两者之间。

　　高通的RF360解决方案，个人认为是和基带芯片有关的。从公开的资料来看，RF360里面用到了功率放大器（PA， power amplifier）的包络追踪（envelope tracking）技术，这个需要根据要发射的数据实时调整PA的供电电压，一般来说通过基带和射频的协同可以获得更好的效果。

　　基带信号现在都是数字的了，所以用DSP处理，前端是模拟的高频modulated的RF信号，后端是DSP芯片，中间是AD/DA，调制解调器放在基带芯片里（见下图）。

　　那么射频芯片和基带芯片是什么关系？基带芯片是否就是调制解调器？射频芯片和基带芯片是不是一个前端一个后端？

　　先讲一下历史，射频（Radio Frenquency）和基带（Base Band）皆来自英文直译。其中射频最早的应用就是Radio——无线广播（FM/AM），迄今为止这仍是射频技术乃至无线电领域最经典的应用。基带则是band中心点在0Hz的信号，所以基带就是最基础的信号。有人也把基带叫做“未调制信号”，曾经这个概念是对的，例如AM为调制信号（无需调制，接收后即可通过发声元器件读取内容）。但对于现代通信领域而言，基带信号通常都是指经过数字调制的，频谱中心点在0Hz的信号。而且没有明确的概念表明基带必须是模拟或者数字的，这完全看具体的实现机制。

　　言归正传，基带芯片可以认为是包括调制解调器，但不止于调制解调器，还包括信道编解码、信源编解码，以及一些信令处理。而射频芯片，则可看做是最简单的基带调制信号的上变频和下变频。

　　总结一下，所谓调制，就是把需要传输的信号，通过一定的规则调制到载波上面让后通过无线收发器（RF Transceiver）发送出去的工程，解调就是相反的过程。

　　DSP如果涉及通信，在这里指的究竟是什么？DSP和基带芯片、射频芯片是什么关系？它们的工作流程是怎样的？

　　简言之，DSP芯片和射频芯片、基带芯片无关。DSP芯片是一个有强大数字处理能力的专用处理器，用于语音信号处理、信道编解码、图像处理等方面，基带芯片或射频芯片内部可内置一至多个DSP，但它是用于大量数据计算的，因而DSP可在芯片内部做成硬核（hardcore），但这样做灵活性欠佳。