接口电路IC产品 IIII_暗记_旗子

图1，移动通信网络

移动通信网络的发展推动了通信IC的发展，朝着更高集成度、更快的速率、更多的功能和更低的功耗发展。
移动终真个核心IC包括射频IC和基带IC。
RF IC 用于实现射频收发器、频率合成和功率放大;基带IC卖力旗子暗记处理和协议处理，合成基带旗子暗记进行传输，并对吸收到的基带旗子暗记进行解码。
此外，电源管理和多媒体处理IC也是移动终真个主要组成部分。

第三代（3G）移动通信技能将无线通信与互联网等多媒体通信相结合，可以处理图像、音乐、视频数据流等多种媒体形式。
与前两代（1G、2G）比较，第三代移动通信网络的数据传输速率相对较快，数据通信带宽一样平常在几百kbit/s以上，因此哀求IC芯片具有较强的数据存储和处理能力。
高通射频和基带IC在业界技能前辈，垄断了码分多址（CDMA）技能专利。
英飞凌、Maxim、飞思卡尔、联发科、博通等公司也纷纭推出自己的手机射频收发器和基带芯片办理方案。

第四代（4G）移动通信技能将3G技能与WLAN相结合，可实现高质量的视频图像传输和更快的数据传输速率。
范例下载速率为15 Mbit/s（4G，LTE Cat4），可达90 Mbit/s（4G+，LTE-Adv Cat16），基本知足所有用户对无线传输运用的哀求。
4G系统对通信IC的哀求也相应提高。
华为的海思IC设计提升了国产4G手机芯片的市场份额。
海思麒麟960芯片的性能达到了与高通骁龙820相同的水平;海思的麒麟980（2019）宣告具有天下领先的性能。
表 1 显示了 1G-5G 无线通信方法、范例数据速率和履行年份的比较。

表1， 1G-5G无线通信办法比拟

随着智能终端技能的快速发展，移动数据流量急剧增加。
除了1G采取仿照模式的无线移动通信外，现有的无线2G-4G数字通信技能也在不断提高传输速率。
VR、AR、智能家居等高清视频对第五代5G移动通信的传输速率提出了更高的哀求。
对付5G，部分上传速率已达到60 Mbit/s（适用于8K UHD），估量在须要时为100 Mbit/s，下载速率为1 Gbit/s，峰值为20 Gbit/s。
推广5G网络是全天下的兴趣和活动，紧张半导体公司都在大力投资5G通信IC。

音频编解码器是能够对音频数据流进行编码或解码的设备或程序。
用于音频编解码器的 IC 常日以 IP 设计的形式涌现，即 IP 音频编解码器。
音频编解码器可以在保持音频质量的同时，以少量位表示高保真（Hi-Fi）音频旗子暗记，有效减少传输音频文件所需的存储空间和带宽。
音频编解码器广泛运用于智好手机和多媒体电话、数码相机和数码摄像机、便携式媒体播放器和便携式音频播放器以及电话配件。

图2，音频编解码器的实现框图

在硬件芯片设计的实现中，音频编码过程将仿照音频旗子暗记转换为数字信息并进行编码。
此外，音频解码过程对数字旗子暗记进行解码并将其转换为仿照音频旗子暗记。
也便是说，音频编解码器包含模数转换器 （ADC） 和数模转换器 （DAC），它们在同一时钟下事情，可用于支持音频输入和输出的声卡。

运动图像专家组 （MPEG） 是 ISO 的一个事情组。
MPEG-1 旨在将 VHS 质量的原始数字视频和 CD 音频压缩到 1.5 Mbit/s（压缩比分别为 26：1 和 6：1）。
MPEG-1 技能使视频 CD、数字有线电视和卫星电视以及 DAB 成为可能。
MPEG-1 最著名的部分可能是 MP3 音频格式。

图3，手机中音频IC

音频编码包括以下技能：（1）MPEG-1（VCD）紧张办理多媒体存储问题，是一种有损数据压缩方法;（2）MPEG-2（DVD），其发展可分为三个阶段：MPEG-1的低采样频率增加，MPEG1的多声道扩展和MPEG-2的高等音频编码（AAC）;（3）MPEG-4压缩效率进一步提高，交互性更好，可以存储和传输多种音频内容;（4） AC-3（有源编码-3），于1991年推出，是一种基于AC-1和AC-2的多通道编码技能，均由杜比实验室开拓。
个中，AAC（MP3的后继者）和AC-3（或杜比数字，原名杜比立体声）是高保真度、高采样率音频标准，多运用于高清数字电视、数字影院等领域。

AC-3 是 5.1 格式，这意味着它供应五个全带宽通道：（1） 左前方、（2） 右前方、（3） 中央、（4） 左环抱声和 （5） 右环抱声。
还包括一个低频效果 （LFE） 通道，称为低音炮通道，用于电影中殊效和动作序列所需的声音。
ADI、Cirrus Logic、IDT 和 Maxim Integrated 是音频编解码器 IC 供应商。
一些可用的产品利用音频编解码器 IC、基于 VoIP 技能的电话、数字和仿照媒体做事器以及网关。
其他音频编解码器IC产品包括可穿着设备，如智好手表、家用扬声器或媒体播放器。

视频编解码器是对数字视频进行压缩和解压缩的电路或软件。
编解码器是“编码器”和“解码器”的串联。
原始视频作为仿照旗子暗记存储在磁带上，随着光盘的涌现，数字形式存储逐渐取代了仿照形式存储。
由于录制和传输原始视频须要非常大量的存储和带宽，因此急迫须要一种方法来减少用于表示原始视频的数据量，从而产生了压缩数字视频数据的办理方案，并且一些干系技能也正在开拓中。
压缩数据的格式符合视频压缩规范。
常日，压缩是有损的，即压缩后的视频会丢失原始视频中存在的一些信息。
由于没有足够的信息来准确重修原始视频，解压缩后的视频质量会低于原始未压缩的视频质量。
视频质量、用于表示视频的数据量、编码和解码算法的繁芜性、对数据丢失和缺点的敏感性、编辑的易用性、随机访问和端到端延迟之间存在更繁芜的关系。

图4，影视编解码器

常见的视频编码办法有H.26X系列（包括H.261、H.262、H.263、H.264、H.265）、MPEG系列（MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4）以及AMV、AVS等其他编码办法。
个人电脑和消费电子产品上的软件视频编解码器种类繁多，用户可以在这些设备上安装多个视频编解码器，以知足不同的需求。
视频编解码器广泛用于 DVD/VCD 播放、视频录制、视频广播和其他运用。

MPEG成立于1988年，由Hiroshi Yasuda（日本电报电话公司）和Leonardo Chiariglione共同创立。
第一个MPEG标准是MPEG-1。
它以 352 fps（每秒帧）供应 352 240 的视频分辨率。
MPGE-1的质量低于VCR（盒式录像机）。
MPEG-2 于 1997 年发布，用于 DVD 并受蓝光光盘支持;它在 720 fps 时供应 1280 480 和 1280 720 的分辨率。
MPEG-3 是为 HDTV 设计的，但后来大量利用并纳入了 MPEG-2 中。
MPEG-4 于 1998 年标准化，具有比其先例更高的视频质量。
众所周知的MP4视频文件与MPEG-4有关。
MPEG-7 在 ISO/IEC 15938 中进行了标准化，是一种多媒体内容描述标准。
还有用于数字数据处理和创建动态和交互式多媒体格式的 MPEG-21。

基于视频编解码器的技能的IC设计常日采取各种IP设计的形式。
这些 IP 产品用于处理 HEVC（高效视频编码，称为 H.265）、UHD IP （4K 60 fps）、VCU（视频编解码器单元）、24 位音频 ADC/24 位视频 DAC 等。
对付多媒体图像和干系接口技能，应遵照单独的MIPI标准;范例的MIPI IP包括MIPI掌握器和MIPI PHY 。

电力线通信（PLC），又称电力线载波通信，是一种以电力线为传输介质的通信技能[72]。
PLC技能可以充分利用配电网广泛的线路资源，在高压电力线（35kV及以上）、中压电力线（10kV级）或低压配电线路（380V/220V）平分歧电压等级的电力线上传输数据。
PLC技能通过在传输电流上加载调制后的高频旗子暗记来传输数据，将旗子暗记传输到吸收端，然后进行滤波解调以恢复原始旗子暗记，从而实现信息传输。

图5，电力线通信在智能电表中的运用

PLC技能可分为宽带电力线（BPL）通信技能和电力线窄带（NPL）通信技能。
（1）BPL通信带宽一样平常限定在2-30MHz，通信速率1Mbit/s以上。
如今，以OFDM为核心的扩频通信技能得到广泛运用，更宽的带宽为各种宽带数据业务和宽带市场供应了更广阔的发展空间。
（2）NPL通信带脱期制为3–500 kHz，通信速率低于1 Mbit/s。
常见的PSK（相移键控）技能、DSSS（直接序列扩频）技能和线性调频技能紧张用于掌握与数据采集网络的通信，能够很好地知足低数据量、本钱低、易于实现的通信哀求。

PLC芯片是由调制器、振荡器、功率放大器、T/R（发射/吸收）开关、耦合电路、解调器等模块组成的双向传输系统。
传输数据时，振荡器向调制器供应载波旗子暗记，调制器调制的数据旗子暗记在放大器级放大，通过T/R开关和耦合电路加载到电源线上。
吸收数据时，调制后的旗子暗记通过耦合电路和T/R开关进入解调器，解调提取的原始数据旗子暗记被发送到下一级吸收的数字设备。
PLC可以将公共电网转换为通信网络，实现智能电网连接，包括智能电表、智能家居、自动监控和路灯监控的连接。

图6，电力线通信的旗子暗记链路

起初，电力公司只能以 1 Mbit/s 的速率在电力线上传输数据。
随着PLC技能的成熟，2Mbit/s、14Mbit/s、45Mbit/s带宽的PLC逐渐遍及。
PLC技能也正朝着更高的速率发展，达到200 Mbit/s以上。
针对海内电网环境，须要优化电力线通信的SoC设计。
例如，电力线调制解调器的仿照前端 （AFE） 设计变得非常具有寻衅性。
此外，由于电源线会产生噪声，因此在架构设计中须要考虑这些成分，以确保数据的可靠性。
同时，开拓职员须要针对不同的运用和事情环境优化设计，并遵守干系的协议标准和调制方案。
环球多家公司[73‒76]供应PLC产品，包括各种PLC干系产品和运用。

数字用户线（DSL）技能是一种基于普通电话线的数字通信技能，可以在同一条电话线上传输语音和数据旗子暗记。
DSL紧张包括ISDN DSL（IDSL）、高速DSL（HDSL）、对称DSL（SDSL）、非对称DSL（ADSL）、速率自适应DSL（RADSL）和甚高码率DSL（VDSL）等，统称为xDSL技能。
由于DSL技能可以在普通电话双绞线上实现100Mbit/s（VDSL2+）的下行传输速率，因此在数字宽带通信中得到了广泛的运用，由于它知足了低本钱和高带宽的哀求，可以作为无源光网络（PON）的补充。
DSL在双绞线铜线上采取高旗子暗记传输频率和特定调制技能，可实现普通仿照电话线上的高速数字数据传输。
代码调制和解调方法有四种：2B1Q、QAM、CAP 和 DMT。

图7，数字用户线 （DSL）的运用框图

由于DSL技能须要在传输线的两端分别调制和解调，因此xDSL IC在实际运用中采取芯片组办理方案的形式。
xDSL芯片组紧张包括仿照部分和数字部分：仿照部分的紧张功能是通过仿照前端（AFE）和线路驱动器发送和吸收数据旗子暗记，并实现数模转换、模数转换、抗混叠、旗子暗记滤波、增益掌握、线路驱动等功能。
数字部分紧张由成帧器/映射器模块、DSP模块、微处理器内核等功能模块组成，实现DSL帧构造处理、数据编码、通信调度掌握等功能。
DSL及其干系IC包括调制解调器或路由器或调制解调器/路由器组合;这些调制解调器/路由器可以连接以在输入端利用铜线;输出可以是数据线或无线，后者在本日已经变得越来越普遍。

光纤通信是一种利用光纤传输光波旗子暗记的通信办法，具有传输频带宽、通信容量大、抗电磁滋扰能力强、旗子暗记衰减小、传输质量高档优点。
此外，它是当代通信的紧张技能之一。
目前运用广泛的光纤通信系统是数字码强调制直接检测系统，它由光发射部分（光源和光发射端）、光发射部分（光纤和光直放站）和光吸收部分（光吸收端、光检测和转换模块）组成。
光发射端将数据电旗子暗记转换为光强调制的光旗子暗记，发送到光纤，通过光纤将光旗子暗记发射到光吸收端。
然后，光旗子暗记被吸收器检测并转换为电旗子暗记，并解调以恢复原始数据信息。

图8，无源光纤网络的示例

随着高速以太网的发展，无源光网络（PON）已成为宽带接入的关键技能。
PON紧张分为APON（异步传输模式PON、ATM PON，即早期的ITU-T G.983标准）、GPON（千兆PON）和EPON（以太网PON）。
芯片设计公司正在为新一代PON网络设备引入IC，力求高集成度，为系统厂商供应高性价比的办理方案，以实现最低的系统本钱。
ITU-T G.987标准规定GPON的下行传输速率为10Gbit/s，上行传输速率为2.5Gbit/s;根据IEEE 802.3av和IEEE 802.3ah技能，EPON可以同时实现10 Gbit/s和1 Gbit/s两种下行传输速率。
PON做事器上的传输线由OLT和多个光网络单元（ONU）或客户真个光网络终端（ONT）组成。
GPON/EPON对应的IC哀求包括做事中央的OLT芯片、用户真个ONU/ONT芯片、光传输网络（OTN）的中继芯片。

图9，无源光纤网络示意图；

同轴电缆通信是一种有线通信方法。
同轴电缆由一些同轴管组成。
常见的规格有2、4、6、8、12、18、22条线，可分为小同轴、中同轴等。
同轴电缆传输质量好，损耗小，传输过程中容量大。
同轴电缆通信紧张用于长间隔干线通信，在须要高质量传输和多业务传输的长途新闻通信干线中发挥着重要浸染。
电缆调制解调器用于调制有线电视的某个传输频段。
要传输的数据首先通过有线电视网络传输，有线电视旗子暗记共享通信介质[79];到达吸收端后，由电缆调制解调器解调，传输速率可达10Mbit/s以上。
电缆调制解调器可分为双向对称传输和非对称传输、单向数据传输和双向数据传输、同步和异步。
还有其外不雅观的外部形式、内置形式和交互式机顶盒。