基带|从基带到射频：数据在手机和基站内的奇妙旅程中薪|基站|手机|射频|基带|数据

说起基带和射频，相信大家都不陌生。它们是通信行业里的两个常见概念，经常出现在我们面前。
基带(Baseband)是手机中的一块电路，负责完成移动网络中无线信号的解调、解扰、解扩和解码工作，并将最终解码完成的数字信号传递给上层处理系统进行处理，基带即为俗称的BB，Baseband可以理解为通信模块。以iPhone为例，基带中包含了一个通信系统，是用来控制iPhone通讯的程序，控制电话通讯、WiFi无线通讯、还有蓝牙通讯。iPhone的无线信号是和基带直接相关连的，在“设置”里点击“通用”，再点击“关于本机”，在关于本机界面中的调制解调器固件的内容即为基带版本号。
在我们的手机中通常由两大部分电路组成，一部分是高层处理部分，相当于我们使用的电脑;另一部分就是基带，这部分相当于我们使用的Modem，手机支持什么样的网络制式(GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA等)都是由它来决定的，就像ADSL Modem和普通窄带Modem的区别一样。
我们用手机打电话、上网、发短信等等，都是通过上层处理系统下发指令(通常是标准AT指令)给基带部分，并由基带部分处理执行，基带部分完成处理后就会在手机和无线网络间建立起一条逻辑通道，我们的话音、短信或上网数据包都是通过这个逻辑通道传送出去的。
射频（RF）是Radio Frequency的缩写，表示可以辐射到空间的电磁频率，频率范围从300kHz～300GHz之间。射频就是射频电流，简称RF，它是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。射频（300K-300G）是高频(大于10K)的较高频段，微波频段（300M-300G）又是射频的较高频段。
在电子学理论中，电流流过导体，导体周围会形成磁场；交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。在电磁波频率低于100kHz时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输，但电磁波频率高于100kHz时，电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力。我们把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频。射频技术在无线通信领域中被广泛使用，有线电视系统就是采用射频传输方式。
不过，越是常见的概念，网上的资料就越混乱，错误也就越多。这些错误给很多初学者带来了困扰，甚至形成了长期的错误认知。
所以，我觉得有必要写一篇文章，对基带和射频进行一个基础的介绍。
——正文开始——
现在都流行“端到端”，我们就以手机通话为例，观察信号从手机到基站的整个过程，来看看基带和射频到底是干什么用的。
当手机通话接通后，人的声音会通过手机麦克风拾音，变成电信号。这个电信号，是模拟信号，我们也可以称之为原始信号。

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声波（机械波）转换成电信号
此时，我们的第一个主角——基带，开始登场。
基带，英文叫Baseband，基本频带。
基本频带是指一段特殊的频率带宽，也就是频率范围在零频附近（从直流到几百KHz）的这段带宽。处于这个频带的信号，我们成为基带信号。基带信号是最“基础”的信号。
现实生活中我们经常提到的基带，更多是指手机的基带芯片、电路，或者基站的基带处理单元（也就是我们常说的BBU）。

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回到我们刚才所说的语音模拟信号。
这些信号会通过基带中的AD数模转换电路，完成采样、量化、编码，变成数字信号。具体过程如下如所示：

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上图中的编码，我们称之为信源编码。
信源编码，说白了，就是把声音、画面变成0和1。在转换的过程中，信源编码还需要进行尽可能地压缩，以便减少“体积”。
对于音频信号，我们常用的是PCM编码（脉冲编码调制，上图就是）和MP3编码等。在移动通信系统中，以3G WCDMA为例，用的是AMR语音编码。
对于视频信号，常用的是MPEG-4编码（MP4），还有H.264、H.265编码。大家应该也比较熟悉。
除了信源编码之外，基带还要做信道编码。

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编码分为信源编码和信道编码
信道编码，和信源编码完全不同。信源编码是减少“体积”。信道编码恰好相反，是增加“体积”。
信道编码通过增加冗余信息，对抗信道中的干扰和衰减，改善链路性能。