Mittlerweile ist „End-to-End“ angesagt. Nehmen wir als Beispiel einen Mobiltelefonanruf und beobachten wir den gesamten Signalprozess vom Mobiltelefon zur Basisstation, um zu sehen, wofür Basisband und HF gedacht sind.
Wenn der Telefonanruf verbunden ist, wird die Stimme der Person vom Telefonmikrofon aufgenommen und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dieses elektrische Signal ist ein analoges Signal und wir können es auch als Originalsignal bezeichnen.
Schallwellen (mechanische Wellen) werden in elektrische Signale umgewandelt.
Zu diesem Zeitpunkt begann unser erster Protagonist, Baseband, aufzutauchen.
Baseband, auf Englisch Baseband genannt, ist das grundlegende Frequenzband.
Das Grundfrequenzband bezieht sich auf eine spezielle Frequenzbandbreite, d. h. der Frequenzbereich liegt nahe der Nullfrequenz (von Gleichstrom bis zu mehreren hundert kHz). Signale in diesem Frequenzband werden zu Basisbandsignalen. Das Basisbandsignal ist das „grundlegendste“ Signal.
Im wirklichen Leben beziehen wir uns oft auf Basisband, was sich auf den Basisband-Chip und die Schaltung eines Mobiltelefons oder auf die Basisband-Verarbeitungseinheit einer Basisstation (auch als BBU bekannt) bezieht.
Kehren wir zu dem zurück, was wir gerade über analoge Sprachsignale gesagt haben.
Diese Signale werden von der AD-Digital-Analog-Umwandlungsschaltung im Basisband abgetastet, quantisiert und codiert und werden zu digitalen Signalen. Der spezifische Prozess ist wie folgt:
Den Code im Bild oben nennen wir ihnQuellkodierung.
Die Quellcodierung besteht, um es ganz klar auszudrücken, darin, Ton und Bild in 0 und 1 umzuwandeln. Bei der Konvertierung muss die Quellcodierung so weit wie möglich komprimiert werden, um die „Lautstärke“ zu reduzieren.
Für Audiosignale verwenden wir normalerweise Pulscodemodulation (Pulscodemodulation, wie im Bild oben gezeigt) und MP3-Codierung. Im Mobilkommunikationssystem wird am Beispiel von 3G WCDMA die AMR-Sprachcodierung verwendet.
Für Videosignale werden üblicherweise die Kodierung MPEG-4 (MP4), H.264 und H.265 verwendet. Jeder sollte damit vertraut sein.
Zusätzlich zur Quellcodierung muss das Basisband ausreichenKanalkodierung.
Die Codierung ist unterteilt inQuellkodierungundKanalcodierung
Die Kanalcodierung unterscheidet sich grundlegend von der Quellcodierung. Die Quellcodierung soll das „Volumen“ reduzieren. Im Gegenteil, die Kanalkodierung erhöht die „Lautstärke“.
Die Kanalkodierung kann die Verbindungsleistung verbessern, indem sie redundante Informationen hinzufügt, um Störungen und Dämpfungen im Kanal entgegenzuwirken.
Zum Beispiel KanalcodierungEs ist, als würde man die Seite der Ware ausfüllen.StopperSchutzschaum. Kommt es auf der Straße zu Unebenheiten und Kollisionen, verringert sich die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Ware.
Turbo-Code, Polar-Code, LDPC-Code und der bekannte Faltungscode, der letztes Jahr bei der Lenovo-Abstimmung erwähnt wurde, gehören alle zur Kanalcodierung.
Neben der Kodierung verschlüsselt das Basisband auch das Signal.
Das heißt, der nächste Job bzw. das Basisband ist dafür verantwortlichModulation.
Einfach ausgedrückt besteht die Modulation darin, dafür zu sorgen, dass „Welle“ 0 und 1 besser darstellt.
Die grundlegendsten Modulationsverfahren sind Frequenzmodulation (FM), Amplitudenmodulation (AM) und Phasenmodulation (PM). Wie in der folgenden Abbildung dargestellt, werden unterschiedliche Wellenformen zur Darstellung von 0 und 1 verwendet.
Die moderne digitale Kommunikationstechnologie ist sehr weit entwickelt. Auf dieser Grundlage wurden verschiedene Modulationsverfahren entwickelt. Nehmen Sie zum BeispielBekannt sind Amplitudenumtastung (ASK), Frequenzumtastung (FSK), Phasenumtastung (PSK) und Quadraturamplitudenmodulation. Amplitudenumtastung (ASK), Frequenzumtastung (FSK), Phasenumtastung ( PSK) und Quadraturamplitudenmodulation, die allgemein bekannt sind.QAM.
Um verschiedene Modulationsmethoden visuell auszudrücken, verwenden wir eine Methode namensPlanisphäreWerkzeuge. Punkte in der Konstellation können die möglichen Zustände der Amplitude und Phase des modulierten Signals anzeigen.
Planisphäre
Nach dem modulierten Signal wird die Informationsmenge, die ein einzelnes Symbol übertragen kann, erheblich verbessert.Derzeit kann 256QAM, das in 5G weit verbreitet ist, ein Symbol zur Darstellung von 8-8-Bit-Daten verwenden.
Ok, die Arbeit am Basisband ist endlich abgeschlossen. Was soll ich als nächstes tun?
Die Radiofrequenz ist an der Reihe.
Radiofrequenz, englischer Name istRadio Frequency，Auch als RF bekannt.Wörtlich bedeutet Radiofrequenz Radiofrequenz. Streng genommen bezieht sich Radiofrequenz auf hochfrequente elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz zwischen 300 kHz und 300 GHz.
Wie wir alle wissen, bildet Strom, der durch einen Leiter fließt, ein Magnetfeld. Wenn Wechselstrom durch einen Leiter fließt, bildet er ein elektromagnetisches Feld und erzeugt elektromagnetische Wellen.
Elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz unter 100 kHz werden von der Erdoberfläche absorbiert und können keine wirksame Übertragung bilden. Elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz von mehr als 100 kHz können sich in der Luft ausbreiten und von der Ionosphäre am äußeren Rand der Atmosphäre reflektiert werden, wodurch eine Übertragungsfähigkeit über große Entfernungen entsteht.
Diese Art hochfrequenter elektromagnetischer Wellen mit der Fähigkeit zur Übertragung über große Entfernungen wird als Radiofrequenz (Signal) bezeichnet.
Wie beim Basisband bezeichnen wir normalerweise eine Reihe von Dingen, die HF-Signale erzeugen, wie z. B. HF-Schaltkreise, HF-Chips, HF-Module, HF-Komponenten usw., als HF.
Deshalb hören wir oft Leute sagen: „Das Basisband von XX-Mobiltelefonen ist schrecklich.““, „XX-Unternehmen kann kein Basisband herstellen“, „XX-Geräte haben eine sehr gute Funkfrequenzleistung“, „XX-Radiofrequenz ist sehr teuer“ … und so weiter. „XX Unternehmen kann kein Basisband herstellen“, „XX Geräte haben eine sehr gute Funkfrequenzleistung“, „XX Funkfrequenz ist sehr teuer“ … und so weiter.
Die Frequenz des vom Basisband gesendeten Signals ist sehr niedrig. Die Aufgabe der Hochfrequenz besteht darin, das Signal weiter zu modulieren, von der Niederfrequenz bis zum angegebenen Hochfrequenzband. Zum Beispiel das GSM-Band mit 900 MHz, das 4G-LTE-Band mit 1.9 GHz und das 5G-Band mit 3.5 GHz.
Die Funkfrequenz hat die Funktion eines Dispatchers.
Einerseits ist das Basisbandsignal, wie bereits erwähnt, für die Übertragung über große Entfernungen nicht geeignet.
Andererseits sind die Ressourcen des drahtlosen Spektrums knapp und das Niederfrequenzband wird im Allgemeinen für andere Zwecke belegt. Während die Hochfrequenzbandressourcen relativ reichlich vorhanden sind, ist es einfacher, eine große Bandbreite zu realisieren.
Darüber hinaus müssen Sie auch auf das vorgesehene Frequenzband modulieren, da es sonst illegal ist, andere zu stören.
Für die technische Umsetzung ist eine niedrige Frequenz nicht geeignet.
Gemäß der Antennentheorie ist die Sende- und Empfangsumwandlungseffizienz der Antenne am höchsten, wenn die Länge der Antenne 1/4 der Wellenlänge des Funksignals beträgt. Die Wellenlänge elektromagnetischer Wellen ist proportional zur Frequenz (Lichtgeschwindigkeit = Wellenlänge × Frequenz). Wenn niederfrequente Signale verwendet werden, sind die Antennen von Mobiltelefonen und Basisstationen relativ groß, was die technische Umsetzung erschwert. Insbesondere auf der Mobiltelefonseite kann die große Antennengröße nicht toleriert werden, da sie wertvollen Platz beansprucht.
Nach der HF-Modulation hat das Signal eine geringe Leistung und muss daher noch durchgelassen werdenLeistungsverstärkerDurch die Verstärkung wird genügend HF-Leistung bereitgestellt und dann an die Antenne gesendet.
Nachdem das Signal die Antenne erreicht hat, wird es weitergeleitetFilterFiltern (Beseitigen von Interferenzstörungen) und schließlich DurchlassenAntennenelementStarten Sie es.
Ausbreitung elektromagnetischer Wellen
Nach dem Empfang des Funksignals übernimmt die Basisstation den vorherigen Prozess.Nach dem Empfang des Funksignals übernimmt die Basisstation den vorherigen Prozess.umgekehrter Prozess- Filtern, Verstärken, Demodulieren und Dekodieren. Anschließend werden die verarbeiteten Daten über das Trägernetzwerk an das Kernnetzwerk gesendet, um die anschließende Datenübertragung und -verarbeitung abzuschließen.
Das Obige ist der allgemeine Änderungsprozess des Signals. Beachten Sie, dass es sich um einen allgemeinen Prozess handelt. Der eigentliche Prozess ist immer noch sehr kompliziert und es gibt einigeZwischenfrequenzNichts dergleichen wurde im Detail vorgestellt.
Ich werde ein einfaches Diagramm des allgemeinen Prozesses wie folgt zeichnen:
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