买手机时经常能看到"骁龙X65基带"、"天玑9300集成基带"这样的参数,很多人知道基带跟手机信号有关,但具体它是干什么的,就不太清楚了。其实基带芯片(也就是手机调制解调器)是手机里负责跟基站通信的核心部件,没有它手机就只能当个游戏机用。今天聊聊手机调制解调器的作用和发展。
手机调制解调器的全称其实是调制解调器(Modem),跟以前拨号上网用的"猫"是一个原理,就是把数字信号调制成模拟信号发出去,再把收到的模拟信号解调成数字信号。只不过手机里的调制解调器处理的是无线射频信号,复杂得多。它负责把手机的数据编码、调制,通过天线发射给基站;同时接收基站发来的信号,解调、解码成手机能处理的数据。
手机里有两大核心芯片:一个是AP(Application Processor,应用处理器),就是我们常说的CPU,负责跑系统、跑APP;另一个是BP(Baseband Processor,基带处理器),负责蜂窝通信。早期的手机AP和BP是分开的两颗芯片,现在大部分手机都把BP集成到AP里面了,叫"集成基带"。不过也有一些旗舰手机用外挂基带,比如早期的iPhone用高通的外挂基带,因为苹果自己的AP没有集成基带。
从2G到5G,手机调制解调器的技术复杂度提升了好几个数量级。2G时代的基带主要处理语音通话,数据传输速率只有几十kbps。3G时代开始支持移动互联网,速率到了几Mbps。4G LTE时代速率飙升到几百Mbps,基带要支持MIMO、载波聚合、高阶调制这些技术。到了5G,基带要支持Sub-6GHz和毫米波频段,峰值速率能到Gbps级别,还要支持网络切片、边缘计算这些新特性。
基带芯片的技术门槛非常高,全球能做手机基带的厂商屈指可数。高通是绝对的龙头,骁龙X系列基带几乎统治了安卓旗舰市场,而且很多中低端手机也用高通的基带方案。华为的巴龙基带(现在叫麒麟基带)实力也很强,5G技术不输高通,但受制裁影响现在只能用在自己手机上。联发科的天玑基带近年来进步很快,在中低端市场份额很大。三星也有自己的Exynos基带,但主要自用。苹果这几年在自研基带,预计很快就能用上。
为什么基带这么难?因为它要处理的是实时性要求极高的无线信号,而且要兼容一大堆通信协议(2G/3G/4G/5G的各种制式)。基带芯片里有大量的DSP(数字信号处理器)和硬件加速单元,用来做信道编解码、调制解调、MIMO处理这些计算密集型任务。而且基带要通过严格的运营商认证,全球那么多运营商、那么多频段,认证工作量巨大。
选手机时基带也值得关注。集成基带的手机功耗更低、成本更低,是现在的主流。外挂基带的手机性能可能更强(尤其是毫米波),但功耗大、占空间。另外基带的版本决定了手机支持哪些5G特性,比如是否支持双卡双通、是否支持5G消息、下行峰值速率能到多少。买5G手机时别只看CPU,基带的型号和能力也很重要。
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