你知道一个手机究竟有多少种无线通信系统吗？-EDN 电子技术设计

 你知道一块简单的RF PCB上支持多少无线通信系统吗？这些无线通信系统到底工作在哪些频段？

我们在《iPhone15 Pro Max究竟用了哪些牛叉的芯片？》上，通过iFixt的拆解报告分析了最新的iPhone15手机中的射频模块，在这块独立的RF PCB上也只看到了一块高通X70 基带芯片和两块高通SDR735射频收发芯片以及一块毫米波收发芯片SMR546. 剩下的主要是一些射频前端模块FEM了。

但是你知道这块简单的RF PCB上支持多少无线通信系统吗？这些无线通信系统到底工作在哪些频段？

No.1

无线蜂窝网络通信

无线通信是一部手机的必备功能。现在买手机，对于无线通信这一块的关注度少了很多，毕竟这是一项基本功能。最多有时候看一下是不是支持5G？但有一些手机甚至连支持不支持5G也不详细说明了。消费者更关注的似乎只是手机CPU快不快，内存够不够大，以及摄像头够不够清晰。

但是在2010年之前的时候，手机制式还是一个非常重要的选项，比如移动版还是联通版亦或者CDMA电信版。尤其是淘宝买水货的时候，国外网络和国内能不能通用，显得尤其重要。

但现在，这些都不需要消费者过多考虑了，一方面原因是最新的移动通信标准越来越统一，更重要的是手机的移动通信功能也越来越强大，支持的通信制式也越来越多，只要在网使用的通信网，手机几乎都可以支持。从2G时代的GSM，到3G WCDMA，再到 4G LTE，到现在的5G NR。

而且支持的频段也越来越多，只要运营商在运营的频段，几乎都可以支持，下图是来自小米官网的小米14规格参数截图，支持2G时代的全制式，包括GSM和CDMA 共4个频段；3G时代的WCDMA的6个频段；4G LTE的全制式包括FDD-LTE和TDD-LTE，共17个频段；5G NR的12个频段。（TDS-CDMA可能早就下网了），不考虑不同制式射频频段相同的话，小米14共支持39个移动通信网络频段。

（小米14 移动通信支持频段）

下图是iPhone15 支持的网络通信频段，共支持 2G GSM 4个频段，3G WCDMA 的5个频段，4G TLE 的27个频段以及5G NR的23个频段。不考虑不同制式射频频段相同的情况下，iPhone 15 共支持 59个频段。

（iPhone15 移动通信支持频段）

通过支持的移动网络通信频段对比，我们发现 iPhone15居然比小米14多了足足20个频段。这也许就是小米手机上用到的射频收发芯片比iPhone上少一个的主要原因吧。

如果是这样的话，那么也不影响你使用的频段的通信质量了，毕竟你也用不了59个频段。O8dednc

现在国内主要在用哪些频段呢？O8dednc

中国移动在网运行的频段主要有：B8 900MHz，B3 1800MHz，B34 2GHz，B39 1.9GHz，B40 2.3GHz，B41/N41 2.6GHz 以及N79 4.9GHz。N79 虽然分给移动了，但是现网应该还没有N79的基站，主要用于5G热点或者专网。O8dednc

中国联通目前在网运行的频段主要有 B8 900MHz，B3 1800MHz，B1 2.1GHz， B40 2.3GHz 和N78 3.5GHz。原来的B41 2.6GHz 的频段重新清网给移动用了。N78 联通和电信共同运营，每家100MHz带宽。

中国电信在网运行的频段主要有B5 BC0 850MHz，B3 1800MHz， B1 2.1GHz和 N78 3.5GHz。电信的B41频段也重新清网之后分配给移动了。

所以无论是支持频段少的小米手机还是支持多达59个频段的苹果手机，在国内应用都是完全没有问题的。小米手机再减一半频段也不影响国内的通信质量。但是如果你喜欢全球跑的话，就要考虑你的手机是不是支持这个国家的频段了。

No.2

近距离无线通信

除了必备的蜂窝通信不可或缺之外，现在常用的近距离无线通信也是必备的，比如链接无线局域网的Wifi，连接无线耳机用到的蓝牙 Bluetooth，支持无线精准定位与感知的超宽带UWB以及各种无线读卡功能的NFC等。

2.1 WiFi

Wi-Fi 是一个基于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。Wi-Fi从1997年推出WiFi0开始，已经升级到了WiFi 7。无线通信的速率越来越快，从最初的2Mbps，最新的WiFi7 支持最高30Gbps的传输速率。

WiFi的工作在ISM频段中的2.4G和5G频段。

2.4G频段用得最为广泛，工作频率为2.4GHz-2.4835GHz，共83.5MHz带宽。这个频段应用比较广泛很多其他的无线网络也工作在这个频段，比如蓝牙，无线遥控器，微波炉等，所以干扰也比较大。并且带宽比较窄，通信速率也受到限制。

所以在后期的WiFi版本中加入了5G这个频段，后面在WiFi7中还支持6G频段。5G频段带宽比较宽，从5.15GHz到5.85GHz，共700MHz带宽，接近2.4G的10倍，可以提供更高的通信速率，并且干扰比较小，但是电磁波频率越高，在空气中传播衰减越大，5G WiFi的覆盖距离通常比2.4G要小。

最好的Wifi配置是两个频段都支持，互为补充，2.4G提供较大覆盖面积，而5G WiFi 则负责高速率传输。不仅手机端要支持 2.4G和5GWiFi，相应的无线路由器也需要提供双频模式。

2.2 蓝牙 Bluetooth

蓝牙也是手机上不可或缺的一项无线通信技术，我们常用的无线耳机，车载通信等都是通过蓝牙来连接的。

从1998年推出第一代蓝牙技术，到现在已经发展了5代，所以蓝牙技术也到了5G时代。如下图所示，最主要的特点也是传输速率越来越快，并且传输距离也越来越远。当然每一代之间还有一些小版本的升级，比如在2002年和2003年分别推出了蓝牙1.1和蓝牙1.2，传输速率从最初的723Kb/s 提升到了1Mb/s。

蓝牙技术的工作频率也是2.4 GHz，为了避免和工作在相同频率的无线技术的干扰，比如WiFi，蓝牙采用了跳频扩频技术FHSS（Frequency-Hopping Spectrum Spred），这个技术将频带分成1MHz间隔的79个调频信道，蓝牙设备的信号以伪随机的方式从一个信道跳到另一个信道，从表面看，蓝牙占据了整个ISM频段，但实际上只有约1MHz的频段被占用，并且调频的速率是1600跳每秒。

目前使用的 2 个蓝牙标准是：

Bluetooth Classic，支持两种不同的数据速率，基本速率 (BR) 和增强数据速率 (EDR)。
Bluetooth Low Energy (LE)，针对低功耗进行了优化，主要用于受电池续航时间限制的应用。Bluetooth LE 不常用于交换大量数据，但与 Bluetooth Classic 相比，可以提供支持实现更高的音频质量和更多样化的音频选项。

2.3 超宽带通信 UWB

UWB也是一种近距离通信技术，在iPhone11上，苹果公司开发了超宽带UWB技术的空间感知能力Spatial Awareness。利用UWB技术的超高精度定位能力，提高了手机的定位精度，并且能够感知周围手机的准确位置。

紧接着，小米也推出了具备UWB技术的手机——“一指连”，基于这项“一指连”技术，手机和智能设备将具备空间感知能力，犹如“室内GPS”。当手机指向智能设备，控制卡片就能自动弹出，能够直接进行操控。

UWB通信技术的工作频率从3.1GHz到10.6GHz，总共7.5GHz 的可用频谱带宽，相对带宽超过100%。根据香农定理，通信带宽越宽，其信道容量就越大，就可以接受更高的信噪比，并且功率谱密度也比较低。因此UWB可以在很低的功率下，提供高精度的通信。这样即减小了功率损耗，又把对其他通信系统的干扰降到最低。

UWB通信在iPhone15上有支持，但是在小米14的规格书上没有看到相关的介绍。

个人感觉UWB技术在手机上并不是一个必要项，反正我没用过。

2.4 NFC 近场通信

NFC通信技术现在越来越是手机的标配了，因为每次带着一堆卡出门实在太麻烦了。

NFC是由非接触式射频识别（RFID）及互连互通技术整合演变而来的，工作在13.56MHz，对于射频来说是一个比较低的频率，其主要通过电磁波的近场区进行数据传输，传输速度有106Kbit/s、212Kbit/s或者424Kbit/s三种。

NFC的传输距离比较短，通常只有10厘米，因此具有更高的安全性，更适合在移动支付，交通卡，门禁卡，电子门票，电子钥匙等领域应用。

具备NFC功能的国产安卓手机，应用比较广泛，苹果手机的NFC功能个人感觉有点受限，捣鼓了好长时间，我的门禁卡还没有读取到苹果手机上，国产安卓手机很容易把日常用的电子卡读取到手机上使用。

No.3

卫星定位和导航

卫星定位和导航也是手机的一项基本功能了。自从有了智能手机，车载导航我再也没用过了。

从iPhone15的介绍中，我们看到，iPhone15支持五种定位系统，分别是美国的GPS，俄罗斯的GloNASS，欧盟开发的伽利略Galileo，日本开发的准天顶卫星系统QZSS和中国自主研发的北斗系统。

美国的全球卫星定位系统GPS 是最早全球卫星导航系统，总共有24颗卫星组成，均匀地分布在6个轨道上，每颗卫星距地面约1.7万千米。

GPS主要工作在 L1/L2和L5 频段上，如下表所示。

随后是前苏联时期开发的，后被俄罗斯继承的格洛纳斯GLONASS卫星导航系统。按照设计，格洛纳斯星座卫星由中轨道的24颗卫星组成，包括21颗工作星和3颗备份星，分布于3个圆形轨道面上，轨道高度19100千米，倾角64.8°。但是受俄罗斯经济影响，格洛纳斯系统的建设也受到了很大的影响，据说目前也仅有8颗卫星在正常工作。所以格洛纳斯越来越缩小成了一个局部导航系统了。

格洛纳斯的频段主要是L1，L2和L3，频率如下。

伽利略卫星导航系统是由欧盟联合开发的一款全球卫星导航系统，系统由轨道高度为23616千米的30颗卫星组成，其中27颗工作星，3颗备份星。卫星轨道高度约2.4万公里，位于3个倾角为56度的轨道平面内。

在二十一世纪初的时候，中国也有参与到欧盟的伽利略计划中，但是后来因为你懂我懂大家懂的原因，中国被排挤出来了。这也才有了我们后来横空出世的北斗。

欧洲伽利略和中国北斗的工作频段如下，伽利略系统主要在E1，E5和E6，中国北斗则工作在B1，B2和B3，

我们都知道，频谱是稀有资源，按照”先来先得“的国际惯例，美国的GPS和俄罗斯的GLONASS 用了最好的卫星定位频谱资源——L频段。而后面的北斗和伽利略就只能在剩下的频段里面找好的了。因为北斗和伽利略系统的建设时间类似，这里还发生一个小小的插曲：中国在2009年发射三颗“北斗”二代卫星，正式启用该频率，而欧盟连预定的三颗实验卫星都没有射齐，注定败下阵来，失去对频率的所有权。因此，通常认为北斗的频率仅次于GPS和GLONASS系统，而优于伽利略系统。

目前在国内，卫星导航主要采用的是我们自主研发的北斗系统，其定位精度更高，而且安全性更好，并且北斗还支持具备短报文通信。