在《頻譜的故事(1)從甚低頻到太赫茲輻射》中,，我們知道了無(wú)論是2G還是Wi-Fi，無(wú)論是5G還是微波爐都在2GHz附近頻段展開,。如果把頻段資源看作城市道路交通,，那2GHz~3GHz的區(qū)域幾乎就是城市的主干道。在這個(gè)頻段下,，手機(jī)通訊,、藍(lán)牙、Wi-Fi,、無(wú)繩電話等大量的設(shè)備并存,，如何確保眾多設(shè)備相安無(wú)事？如何在有限的帶寬下獲得最大的傳輸率,？

 主干道劃線——網(wǎng)絡(luò)制式與協(xié)議 

道路上有虛線,、實(shí)線、雙實(shí)線來(lái)確保各行其道,，在無(wú)線通訊領(lǐng)域,，確保各行其道的是網(wǎng)絡(luò)制式和協(xié)議。在80年代中期,，模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)剛投入市場(chǎng)之時(shí),，歐美就著手研發(fā)基于數(shù)技術(shù)的第二代通訊技術(shù)，歐洲方面希望以GSM（Global System for Mobile Communications,，全球通）作為一個(gè)全球通用通訊標(biāo)準(zhǔn),，可美國(guó)方面力挺高通（Qualcomm）主導(dǎo)CDMA（Code Division Multiple Access，碼分多址）技術(shù),。GSM,、CDMA采用了不同技術(shù)，因此終端（手機(jī)）也劃分GSM手機(jī),、CDMA手機(jī),，GSM手機(jī)無(wú)法運(yùn)行在CDMA網(wǎng)絡(luò)下，反之亦然,，但技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)完善確保了設(shè)備之間通訊不會(huì)互相干擾,。

通訊標(biāo)準(zhǔn)的分裂在3G依然繼續(xù)，形成了一個(gè)以WCDMA,、CDMA為主,，TD-SCDMA為輔的新格局,，直到4G時(shí)代分裂才趨于結(jié)束，市面不再以TDD-LTE,、FDD-LTE劃分手機(jī),，4G+出現(xiàn)進(jìn)一步縮小終端間的差別。

可手機(jī)不是唯一占用UHF特高頻的通訊設(shè)備,，隨著技術(shù)的發(fā)展,，藍(lán)牙、Wi-Fi等無(wú)線技術(shù)也要占用2GHz~3GHz區(qū)域,，甚至是一個(gè)微波爐也要“占用”珍貴的無(wú)線電資源,，那如何確保不同產(chǎn)品、不同無(wú)線技術(shù)互補(bǔ)干擾呢,。要解決這一問(wèn)題首先是將無(wú)線電資源劃分為授權(quán)頻段與非授權(quán)頻段,，授權(quán)必須獲得當(dāng)?shù)卣跈?quán)，比如說(shuō)中國(guó)移動(dòng)獲得了3G牌照,，意思就是中國(guó)獲移動(dòng)得了某些頻段的授權(quán),，非授權(quán)頻段屬開放頻道，誰(shuí)都可以使用,。其次是即使是運(yùn)行在同一頻段,，不同無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行的具體頻率也略有差異。

 車道標(biāo)識(shí)——頻段與頻寬 

從3G時(shí)代開始,，我們能看見(jiàn)一種被稱為頻段的東西,，如頻段1（Band1）、頻段2(Band2)等等,。頻段就是一定的頻率范圍,，它的出現(xiàn)要追溯到1985年ITU制定2G標(biāo)準(zhǔn)時(shí)候，規(guī)定了GSM只能運(yùn)行在900MHz,、1800MHz等授權(quán)頻段之上,，頻段就好比現(xiàn)實(shí)生活中車道編碼，定義了所在位置,，無(wú)線電能在哪個(gè)頻率范圍下傳播,。

進(jìn)入4G時(shí)代，理論傳輸帶寬已經(jīng)超過(guò)100Mbps了,，要實(shí)現(xiàn)如此高帶寬自然需要更多頻段,，時(shí)至今天在全球范圍內(nèi)用于4G通訊的頻段已經(jīng)超過(guò)40個(gè)了，而且4G通訊中FDD-LTE采用的是OFDMA正交頻分多址技術(shù),，同一個(gè)頻段下采用完全不同頻率范圍完成上下行,，因此4G通訊占用的頻段極其之多。

另一方面每個(gè)國(guó)家、每個(gè)運(yùn)營(yíng)商運(yùn)行4G的頻段都不一樣,，比如說(shuō)在頒發(fā)4G牌照之初中國(guó)移動(dòng)共獲得130MHz，分別為1880 -1900 MHz,、2320-2370 MHz,、2575-2635 MHz的頻段資源。因此幾模幾頻,、全網(wǎng)通的概念也應(yīng)運(yùn)而生,，其中后者代表了終端設(shè)備在每一個(gè)授權(quán)頻道下都能正常運(yùn)行。

頻段是車道編號(hào),，那頻寬（頻段帶寬）就是車道的寬度了,。如果把數(shù)據(jù)當(dāng)作貨物，那車道越寬,，就能容納越大的貨車,，每次運(yùn)輸?shù)呢浳镌蕉唷Ｔ诮^大部分時(shí)候,，每個(gè)國(guó)家（通訊制式）的車道寬度都是均勻的,，比如說(shuō)3G最高頻寬只有5MHz，提高貨運(yùn)量最簡(jiǎn)單方式是增加車道的寬度,，因此4G最高頻寬提高到了20MHz,。

可頻寬不是無(wú)限制增加的，要準(zhǔn)備進(jìn)一步提高貨運(yùn)量,，在頻寬不變的情況只好增加頻寬數(shù)量了,，也就是合并車道使用。高通X16 LTE調(diào)制解調(diào)器上就借助了載波聚合技術(shù)（Carrier Aggregation）,，將4個(gè)20MHz頻段合并使用,，實(shí)現(xiàn)了1Gbps的下行速度。

 道路信號(hào)燈——調(diào)制與編碼 

有了主干道,，有了車道編號(hào),，接下來(lái)就是如何充讓道路實(shí)現(xiàn)最大的數(shù)據(jù)承載量了，這就得到道路信號(hào)燈——調(diào)制與編碼了,。2G時(shí)代所說(shuō)的GSM,、CDMA都是一種數(shù)字調(diào)制技術(shù)，它克服了模擬通信的保密性差,、抗干擾能力,、覆蓋范圍小的缺點(diǎn)，因此迅速成為了主流,。在數(shù)字代替模擬之后,，OFDM、Turbo碼、ARQ,、TD-SDCDMA等調(diào)制,、編碼技術(shù)紛紛開發(fā)出來(lái)，這些調(diào)制和編碼技術(shù)就像信號(hào)燈一樣指揮各種通訊,。

在通訊領(lǐng)域,，高通在CDMA、OFDM方面有極其深厚的實(shí)力,，其創(chuàng)始人之一維特比提出的維特比譯碼更是徹底改變了無(wú)線通訊,。通訊網(wǎng)絡(luò)猶如汽車道路一樣，是一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò),，當(dāng)中有大量節(jié)點(diǎn),。假若一輛汽車要從上海開往北京，它可以沿著南京——徐州——濟(jì)南——天津一線行走,，也可以走南京——合肥——武漢——鄭州——石家莊一線,。維特比譯碼就是將所有路徑進(jìn)行比較，尋找最短通訊距離,，從根本提高傳輸效率,、減少無(wú)線電資源占用。

維特比

至于許多人說(shuō)的Wi-Fi之母美國(guó)女演員海蒂拉瑪,，其實(shí)她發(fā)明的是跳頻技術(shù),。Wi-Fi運(yùn)行在2.4GHz非授權(quán)頻道之中，容易與其它無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生沖突,，比如說(shuō)同時(shí)流行的藍(lán)牙,，因此Wi-Fi會(huì)自動(dòng)偵測(cè)頻段是否受到干擾、沖突,，如果是自動(dòng)切換頻段,，這就好比超車時(shí)切換車道。調(diào)頻技術(shù)不僅用于Wi-Fi,，它還影響了包括CDMA在內(nèi)的一系列通訊技術(shù),，說(shuō)她是Wi-Fi之母并不準(zhǔn)確。

海蒂拉瑪

劃分頻段,，規(guī)定頻寬,，采用不同調(diào)制與編碼技術(shù)很好處理多種無(wú)線電設(shè)備并存、如何獲得最大傳輸率問(wèn)題,，在下一篇頻譜故事中,，我們要看看在5G到來(lái)之前，人類是如何跨入千兆時(shí)代的,。

《頻譜的故事(1) 從甚低頻到太赫茲輻射》

《頻譜的故事(2) 從模擬到5G》