無線通訊的頻譜有限，分配非常嚴格，相同頻寬的電磁波只能使用一次，為了解決僧多粥少的難題，工程師研發出許多"調變技術"（Modulation）與"多工技術"（Multiplex），來增加頻譜效率，因此才有了 3G、4G、5G 不同通訊世代技術的發明，那么在我們的手機里，是什么元件負責替我們處理這些技術的呢？

　　調變技術與多工技術

　　首先我們要了解"調變技術（Modulation）"與"多工技術（Multiplex）"是完全不一樣的東西，讓我們先來看看它們到底有什么不同？

　　數碼訊號調變技術（ASK、FSK、PSK、QAM）：將類比的電磁波調變成不同的波形來代表 0 與 1 兩種不同的數碼訊號。ASK 用振幅大小來代表 0 與 1、FSK 用頻率大小來代表 0 與 1、PSK 用相位（波形）不同來代表 0 與 1、QAM 同時使用振幅大小與相位（波形）不同來代表 0 與 1。

　　好啦，每個人的手機天線要傳送出去的數碼訊號 0 與 1 都變成不同波形的電磁波了，問題又來了，這么多不同波形的電磁波丟到空中，該如何區分那些是你的（和你通話的），那些是我的（和我通話的）呢？

　　多工技術（TDMA、FDMA、CDMA、OFDM）：將電磁波區分給不同的使用者使用。TDMA 用時間先后來區分是你的還是我的，FDMA 用不同頻率來區分是你的還是我的，CDMA 用不同密碼（正交展頻碼）來區分是你的還是我的，OFDM 用不同正交子載波頻率來區分是你的還是我的。

　　值得注意的是，不論數碼訊號調變技術或多工技術，都是在數碼訊號（0 與 1）進行運算與處理的時候就一起進行，一般是先進行多工技術再進行數碼訊號調變技術（OFDM 除外），所以多工技術與調變技術必定是同時使用。

　　數碼調變技術（Digital modulation）

　　現在的手機是屬于"數碼通訊"，也就是我們講話的聲音（連續的類比訊號），先由手機轉換成不連續的0與1兩種數碼訊號，再經由數碼調變轉換成電磁波（類比訊號載著數碼訊號），最后從天線傳送出去，原理如圖一所示。

　　▲ 圖一：數碼通訊示意圖。（Source：the Noun Project）

　　數碼通訊系統架構

　　數碼通訊系統的架構如圖二（a）所示，使用者可能使用智能手機打電話進行語音通信或上網進行資料通信，我們分別說明如下：

　　▲ 圖二：通訊系統架構示意圖。

　　語音上傳（講電話）：聲音由麥克風接收以后為低頻類比訊號，經由低頻類比數碼轉換器（ADC）轉換為數碼訊號，經由"基頻芯片（BB）"進行資料壓縮（Encoding）、加循環式重復檢查碼（CRC）、頻道編碼（Channel coding）、交錯置（Inter-leaving）、加密（Ciphering）、格式化（Formatting），再進行多工（Multiplexing）、調變（Modulation）等數碼訊號處理，如圖二（b）所示。

　　接下來經由"中頻芯片（IF）"也就是高頻數碼類比轉換器（DAC）轉換為高頻類比訊號（電磁波）；最后再經由"射頻芯片（RF）"形成不同時間、頻率、波形的電磁波由天線傳送出去。

　　語音下載（聽電話）：天線將不同時間、頻率、波形的電磁波接收進來，經由"射頻芯片（RF）"處理后得到高頻類比訊號（電磁波），再經由"中頻芯片（IF）"也就是高頻類比數碼轉換器（ADC）轉換為數碼訊號。

　　接下來經由"基頻芯片（BB）"進行解調（De-modulation）、解多工（De-multiplexing）、解格式化（De-formatting）、解密（De-ciphering）、解交錯置（De-inter-leaving）、頻道解碼（Channel decoding）、解循環式重復檢查碼（CRC）、資料解壓縮（Decoding）等數碼訊號處理，最后再經由低頻數碼類比轉換器（DAC）轉換為低頻類比訊號（聲音）由麥克風播放出來。

　　資料通信（上網）：基本上資料通信不論上傳或下載都是數碼訊號，所以直接進入基頻芯片（BB）處理即可，其他流程與語音通信類似，在此不再重復描述。

　　注：通訊的原理就是一大堆的數學，由于手機是我們天天都在用的東西，一般人對通訊感多感少都有些好奇想要進一步了解，但是往往走進教室第一堂課看到的就是一大堆復雜的數碼：傅立葉轉換（Fourier Transform）、拉普拉斯轉換（Laplace Transform）、離散（Discrete），立刻就打退堂鼓，為了簡化復雜度讓大家容易看懂，上面對于數碼通訊系統的介紹只是示意，與實際的情況會有落差，建議有興趣進一步了解的人可以立足于上面的概念，來進一步了解技術細節。