智(zhi)能手(shou)機的(de)問世除了帶動(dong)(dong)移動(dong)(dong)世代的(de)崛(jue)起，更加(jia)速通信技(ji)術的(de)革新，在(zai)幾年間，數據傳輸率的(de)增(zeng)加(jia)讓(rang)用戶(hu)享受高(gao)速移動(dong)(dong)網絡新體驗，3G、4G、5G 的(de)議題熱度(du)也始終居高(gao)不下(xia)。但是(shi)(shi)一般人對(dui) 4G 乃至(zhi)于 5G 的(de)認知，就是(shi)(shi)手(shou)機上網的(de)速度(du)更快，并不了解背(bei)后的(de)科學含意，本文將(jiang)從不同通信時代的(de)角度(du)切(qie)入，一步(bu)步(bu)帶領讀者認識這些技(ji)術背(bei)后的(de)原理(li)，到底什么(me)(me)是(shi)(shi)電磁波？什么(me)(me)是(shi)(shi)帶寬？不同世代的(de)差(cha)別又(you)在(zai)哪(na)里(li)？
移動電話的世代
我(wo)們(men)常常聽到廣(guang)告說：4G LTE，其中 G 代(dai)表「代(dai)（Generation）」，4G 代(dai)表第四代(dai)，是為了與之前的第二代(dai)（2G）、第三(san)代(dai)（3G）移動電話(hua)做出區(qu)隔，我(wo)們(men)以目(mu)前全(quan)球市占率最高的歐洲系統來(lai)說明：
第二代移動電話（2G）：GSM 系統只支持線路(lu)交換(huan)（注）的語(yu)音(yin)信道，主(zhu)要通過語(yu)音(yin)信道打電話與傳送(song)短信，GPRS 系統支持分組交換(huan)因此(ci)可以上(shang)網(wang)，但(dan)是由于利用語(yu)音(yin)信道傳送(song)數據封(feng)包，因此(ci)上(shang)網(wang)的速度很慢。
第三代移(yi)動電(dian)話（3G）：UMTS 系(xi)統支持分組交換(huan)（注），可以用更快的(de)速度(du)上網，由于 3G 的(de)手機同時(shi)支持 2G ，因(yin)此當我們使用 3G 的(de)手機講(jiang)電(dian)話或(huo)發(fa)短(duan)信(xin)時(shi)，其實是使用 GSM 系(xi)統的(de)語音信(xin)道來(lai)完成。
第(di)四代移動電話（4G）：LTE / LTE-A 系統支持(chi)分組交換，可(ke)以用(yong)更快(kuai)的(de)速度上(shang)網，由于 4G 的(de)手機大(da)多(duo)同時(shi)支持(chi) 3G 與 2G，因此在手機找(zhao)不到 LTE 基(ji)站(zhan)時(shi)仍然會以 UMTS 基(ji)站(zhan)上(shang)網，講(jiang)電話或發短信時(shi)仍然是使(shi)用(yong) GSM 系統的(de)語(yu)音信道來完成。
其實(shi) 4G 使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de) LTE 系統由于數(shu)據傳(chuan)輸率(lv)很高，可以直接(jie)將(jiang)語(yu)音(yin)(yin)數(shu)據切割成封包(bao)來傳(chuan)送，原理就(jiu)和 Skype 網(wang)絡電話一(yi)樣(yang)，可以讓音(yin)(yin)質更好(hao)，但(dan)是(shi)(shi)分組交換(huan)(huan)通(tong)常費用(yong)(yong)是(shi)(shi)以數(shu)據傳(chuan)輸率(lv)來計算，等于使(shi)用(yong)(yong)者講(jiang)再久(jiu)費用(yong)(yong)都一(yi)樣(yang)，對電信(xin)(xin)公(gong)司(si)來說如(ru)何收到更多錢(qian)是(shi)(shi)個問題；反觀線路(lu)交換(huan)(huan)是(shi)(shi)計時(shi)收費，電信(xin)(xin)公(gong)司(si)能夠賺到更多錢(qian)，因此(ci)目前大(da)部份電信(xin)(xin)公(gong)司(si)的(de)(de) 4G LTE 提供(gong)講(jiang)電話或(huo)發(fa)短(duan)信(xin)(xin)時(shi)，仍然是(shi)(shi)使(shi)用(yong)(yong) GSM 系統的(de)(de)語(yu)音(yin)(yin)信(xin)(xin)道來完成。
帶寬的科學含義
一(yi)般(ban)人(ren)對(dui)通信(xin)世(shi)代的(de)認知(zhi)就是(shi)越(yue)(yue)后面的(de)世(shi)代表示帶寬(kuan)（Bandwidth）越(yue)(yue)寬(kuan)，帶寬(kuan)就好像高速公路，帶寬(kuan)越(yue)(yue)寬(kuan)就好像高速公路越(yue)(yue)寬(kuan)（車道越(yue)(yue)多），代表行車速度越(yue)(yue)快(kuai)，也就是(shi)通信(xin)時數據(ju)傳輸率越(yue)(yue)高；再講簡單一(yi)點(dian)，就是(shi)手機上網的(de)速度更快(kuai)，這樣的(de)觀(guan)念是(shi)對(dui)的(de)，但是(shi)這種(zhong)認知(zhi)是(shi)不科學的(de)，要(yao)解釋帶寬(kuan)，我們需要(yao)從(cong)電磁(ci)波說起(qi)。
無線通信傳遞媒介：電磁波
電(dian)磁波(bo)(bo)（Electromagnetic wave）是由互相垂直的(de)(de)(de)「電(dian)場（Electric field）」與(yu)(yu)「磁場（Magnetic field）」交互作用而產生的(de)(de)(de)一(yi)種「能量(liang)（Energy）」，這種能量(liang)在前(qian)進的(de)(de)(de)時候就(jiu)像水波(bo)(bo)一(yi)樣(yang)會依照一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)頻率(lv)不停地振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)1（a）所(suo)(suo)示。電(dian)磁波(bo)(bo)每秒(miao)鐘振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)的(de)(de)(de)次數(shu)是「頻率(lv)（Frequency） 」，單位為「赫(he)茲（Hz）」，假設(she)某(mou)一(yi)個電(dian)磁波(bo)(bo)一(yi)秒(miao)鐘振(zhen)(zhen)動(dong)(dong) 2 次，則頻率(lv)為 2Hz，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)1（b）所(suo)(suo)示；一(yi)秒(miao)鐘振(zhen)(zhen)動(dong)(dong) 4 次，則頻率(lv)為 4Hz，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)1（c）所(suo)(suo)示，例如(ru)(ru)：無(wu)線局域網絡（Wi-Fi）與(yu)(yu)藍牙(ya)（Bluetooth）的(de)(de)(de)通訊(xun)頻率(lv)為 2.4GHz，意(yi)思就(jiu)是它使用的(de)(de)(de)電(dian)磁波(bo)(bo)每秒(miao)鐘振(zhen)(zhen)動(dong)(dong) 24 億次（在這里 G 的(de)(de)(de)意(yi)思是 Giga，也就(jiu)是 Billion，代表 10 億，不是前(qian)面 3G、4G、5G 的(de)(de)(de)那個 G）。
（a）電(dian)磁波是(shi)由彼此互相垂直(zhi)的(de)電(dian)場(chang)與(yu)磁場(chang)交互作用而(er)產生的(de)能量；
（b）每秒鐘振動 2 次則(ze)頻率(lv)為2Hz；
（c）每(mei)秒鐘振動 4 次則頻率為(wei)4Hz。
宇宙里(li)自然存在的(de)(de)(de)所(suo)(suo)有電(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)波如(ru)圖2（a）所(suo)(suo)示，我(wo)們稱為(wei)「電(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)波頻(pin)譜（Spectrum） 」，由圖中可(ke)以看出中間(jian)的(de)(de)(de)部分(fen)是(shi)光(guang)（Light），包括(kuo)：紅外(wai)光(guang)（Infrared，IR）、可(ke)見光(guang)（人類肉(rou)眼可(ke)以看見的(de)(de)(de)光(guang)）、紫外(wai)光(guang)（Ultraviolet，UV），因此光(guang)是(shi)一(yi)種電(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)波；右邊為(wei)頻(pin)率(lv)更高（能量更高）的(de)(de)(de)電(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)波；左邊為(wei)頻(pin)率(lv)更低(di)（能量更低(di)）的(de)(de)(de)電(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)波，由于頻(pin)率(lv)較(jiao)低(di)的(de)(de)(de)電(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)波比較(jiao)安全，而且具有良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)繞射特(te)性，因此適合(he)用來(lai)做(zuo)為(wei)無線通信使用。
（a）電磁波頻譜；
（b） 通信電磁波頻譜。
目前用(yong)來做為無線通信的電磁波(bo)如(ru)圖2（b）所示，包(bao)括：
1）頻(pin)率(lv)大約 100G~1GHz 的電(dian)磁波(bo)：通常應用(yong)在衛星通信(xin)、衛星定位、雷達與(yu)微波(bo)通信(xin)等，而(er)頻(pin)率(lv) 30GHz 以(yi)上（相當于波(bo)長 10 毫米以(yi)下(xia)）的電(dian)磁波(bo)稱為「毫米波(bo)（Millimeter Wave）」，目前(qian)有公司計(ji)劃應用(yong)在 5G 的通信(xin)系統中。
2）頻(pin)率大(da)約 100M~1MHz 的電(dian)磁波：通常應用(yong)在(zai)無(wu)線(xian)電(dian)視、移動通信（GSM / GPRS）、調幅廣播(bo)（AM）、業余無(wu)線(xian)電(dian)、調頻(pin)廣播(bo)（FM）等。
3）頻率大約 100K~1KHz 的電磁波：通常應用在航空無線電、海底電纜(lan)、電話與(yu)電報等。
無線通信傳遞通道：帶寬
帶寬（Bandwidth）是用來傳遞信號的「頻率范(fan)圍」，單位與頻率相(xiang)同(tong)為(wei)「赫(he)茲（Hz）」，而且每一對通信用戶必(bi)須使用「不同(tong)的頻率范(fan)圍」來通話，假設：
甲和(he)乙使(shi)用(yong)頻(pin)率(lv) 900~900.2MHz 的電(dian)磁(ci)波通話（帶寬(kuan) 900.2-900=0.2MHz）；
丙(bing)和(he)丁使用(yong)頻(pin)率 900.2~900.4MHz 的電磁波通話(hua)（帶(dai)寬 900.4-900.2=0.2MHz）；
此(ci)時我們說這(zhe)個(ge)通信系統的(de)語(yu)音信道帶寬(kuan)為(wei) 0.2MHz。
手機(ji)并(bing)不(bu)會(hui)分辨到底是誰(shui)和誰(shui)在通話，而是接(jie)收某一(yi)個「頻率范圍(wei)(wei)（帶(dai)寬(kuan)）」的(de)(de)電磁(ci)波(bo)信(xin)號，因此甲與乙通話時手機(ji)都接(jie)收頻率 900~900.2MHz 的(de)(de)電磁(ci)波(bo)，丙(bing)與丁(ding)通話時手機(ji)都接(jie)收頻率 900.2~900.4MHz 的(de)(de)電磁(ci)波(bo)，換句(ju)話說，所有的(de)(de)通訊組件(jian)都是「只(zhi)認頻率不(bu)認人」，而且(qie)相同頻率范圍(wei)(wei)的(de)(de)電磁(ci)波(bo)只(zhi)能(neng)使(shi)用一(yi)次，不(bu)能(neng)重復使(shi)用，否(fou)則(ze)會(hui)互相干擾。
帶寬與數據傳輸率的差異
「帶(dai)寬（Bandwidth）」與「數(shu)據傳輸率（Data rate）」的意義(yi)很類似，常(chang)常(chang)讓我們混淆，這(zhe)里簡單說明它們之間的差別：
1）帶(dai)寬(kuan)（Bandwidth）是(shi)(shi)模擬通(tong)訊使用(yong)的(de)(de)名詞：由圖一(yi)可以看出(chu)，電磁波(bo)是(shi)(shi)一(yi)種連(lian)續(xu)的(de)(de)波(bo)動能量，既然是(shi)(shi)連(lian)續(xu)的(de)(de)當(dang)然一(yi)定是(shi)(shi)模擬信號，因此「帶(dai)寬(kuan)（Bandwidth）」和它(ta)的(de)(de)單位「赫(he)茲(zi)（Hz）」指的(de)(de)都(dou)是(shi)(shi)電磁波(bo)的(de)(de)物理特性(xing)。
2）數(shu)據(ju)傳輸率（Data rate）是數(shu)字通訊使用的(de)(de)名詞：手(shou)機會先將我們講話的(de)(de)聲音（連續的(de)(de)模擬信號）先轉(zhuan)換成不連續的(de)(de) 0 與 1 兩種數(shu)字信號，再經由天線(xian)傳送(song)(song)出(chu)去。數(shu)據(ju)傳輸率的(de)(de)單位(wei)「每秒位(wei)數(shu)（bps：bit per second）」，代(dai)表每秒可(ke)(ke)以(yi)傳送(song)(song)幾個位(wei)，也就(jiu)是每秒可(ke)(ke)以(yi)傳送(song)(song)幾個 0 或 1，例如：1Gbps（1G = 10 億）代(dai)表每秒可(ke)(ke)以(yi)傳送(song)(song) 10 億個位(wei)（10 億個 0 或 1）。
數(shu)(shu)據傳(chuan)輸率(lv)是(shi)數(shu)(shu)字通(tong)訊(xun)時實(shi)際傳(chuan)送每個(ge)位數(shu)(shu)據的(de)(de)(de)速率(lv)，重點是(shi)數(shu)(shu)字信號讓我們(men)可以利用(yong)不同的(de)(de)(de)調變與多(duo)任務(wu)技術，使相同帶寬的(de)(de)(de)介質(zhi)具有更(geng)高的(de)(de)(de)數(shu)(shu)據傳(chuan)輸率(lv)，這就(jiu)是(shi)目前許多(duo)新(xin)的(de)(de)(de)通(tong)信技術，例如：3G 使用(yong)的(de)(de)(de) WCDMA、4G 使用(yong)的(de)(de)(de) OFDM 等(deng)被發明(ming)出來的(de)(de)(de)原因，后面會再(zai)詳(xiang)細說明(ming)。
在前文中，我們了解到無線通信的(de)頻(pin)(pin)譜(pu)有限，分配(pei)非常(chang)嚴格，相同帶寬(kuan)的(de)電磁波(bo)只能使(shi)用(yong)(yong)一次，例如(ru) 2G 的(de) GSM900 系統(tong)使(shi)用(yong)(yong)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)范(fan)圍 890~960MHz，則(ze)其他的(de)無線通信就不能再(zai)使(shi)用(yong)(yong)這個頻(pin)(pin)率(lv)(lv)范(fan)圍，否(fou)則(ze)會(hui)互(hu)相干(gan)擾。為了解決僧多(duo)粥(zhou)少的(de)難題(ti)，工程師(shi)研發出許(xu)多(duo)技(ji)術(shu)，來擴增頻(pin)(pin)譜(pu)的(de)使(shi)用(yong)(yong)率(lv)(lv)，例如(ru) TDMA、FDAM、CDMA、OFDM，而在這些復雜技(ji)術(shu)的(de)背后(hou)，只要能掌握兩個基本概念，就能了解整(zheng)個通訊技(ji)術(shu)的(de)發展關鍵。
這(zhe)兩(liang)(liang)個基本概念為「調制技(ji)術(shu)」（Modulation）與「多任(ren)務技(ji)術(shu)」（Multiplex）。其中(zhong)調制技(ji)術(shu)是(shi)將(jiang)模(mo)(mo)擬電(dian)(dian)磁(ci)(ci)波(bo)調變成不(bu)同(tong)的(de)波(bo)形，來代表 0 與 1 兩(liang)(liang)種不(bu)同(tong)的(de)數(shu)字(zi)信號，這(zhe)樣(yang)才能利用(yong)天線傳送到很遠的(de)地方(fang)（這(zhe)里只談(tan)數(shu)字(zi)調制技(ji)術(shu)，不(bu)討論早期的(de) AM、FM 這(zhe)種模(mo)(mo)擬調制技(ji)術(shu)）。多任(ren)務技(ji)術(shu)則是(shi)將(jiang)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)波(bo)區(qu)分給不(bu)同(tong)的(de)使(shi)用(yong)者使(shi)用(yong)，由(you)于手機必須設計給所有的(de)人使(shi)用(yong)，當每支手機都把電(dian)(dian)磁(ci)(ci)波(bo)丟到空中(zhong)，該如何區(qu)分那個電(dian)(dian)磁(ci)(ci)波(bo)是(shi)誰的(de)呢？
數字調制技術（Digital modulation）
現在的手機是屬于「數(shu)字(zi)通訊」，也就是我(wo)們講話的聲音（連續的模擬(ni)(ni)信號(hao)），先由(you)手機轉換成(cheng)不連續的 0 與(yu) 1 兩種數(shu)字(zi)信號(hao)，再經由(you)數(shu)字(zi)調變轉換成(cheng)電磁波（模擬(ni)(ni)信號(hao)載著數(shu)字(zi)信號(hao)），最(zui)后從天線傳送出(chu)去，原理(li)如圖(tu)3所示。
電磁波(bo)是連續的(de)能量，如何(he)利用電磁波(bo)替我們傳送這些0與(yu)1的(de)數字信號呢？因(yin)此科學家發(fa)明了下列 4 種數字調(diao)制技術：
1．振(zhen)幅位移鍵送（ASK）：利用電磁波(bo)的「振(zhen)幅大小」載著數字信(xin)號（0 與 1）傳送出去，振(zhen)幅小代表 0，振(zhen)幅大代表 1，圖4（a）所(suo)示。
2．頻(pin)(pin)率位移鍵送（FSK）：利用電磁波的「頻(pin)(pin)率高低(di)」載著數字(zi)信號（0 與 1）傳(chuan)送出去，頻(pin)(pin)率低(di)代表 0，頻(pin)(pin)率高代表 1，圖4（b）所示(shi)。
3．相(xiang)位(wei)位(wei)移鍵(jian)送（PSK）：利用電磁(ci)波(bo)的「相(xiang)位(wei)不(bu)同（波(bo)形不(bu)同）」載著(zhu)數(shu)字信(xin)號（0 與 1）傳送出去，相(xiang)位(wei) 0° 代表(biao) 0，相(xiang)位(wei) 180° 代表(biao) 1，圖4（c）所示。
4．正交振幅(fu)調(diao)制（QAM）：同時利(li)用電(dian)磁波(bo)的(de)(de)「振幅(fu)大小」與(yu)「相位不同（波(bo)形不同）」載著數字信號（0 與(yu) 1）傳送出去，這(zhe)個圖(tu)形比較(jiao)復雜有興趣(qu)的(de)(de)人可以參考這(zhe)里(li)。
（a）ASK：振幅小代表(biao) 0，振幅大(da)代表(biao) 1；
（b）FSK：頻率(lv)低代(dai)表(biao) 0，頻率(lv)高代(dai)表(biao) 1；
（c）PSK：相位(wei) 0° 代表(biao) 0，相位(wei) 180° 代表(biao) 1。
數字調制技(ji)術(shu)的(de)優點包括(kuo)可以偵(zhen)錯與(yu)除錯、可以壓縮(suo)與(yu)解壓縮(suo)、可以加密(mi)與(yu)解密(mi)、更好的(de)抗噪(zao)聲能力(li)等，我們所使(shi)用手機 2G 的(de) GSM / GPRS、3G 的(de) UMTS、4G 的(de) LTE / LTE-A、無線(xian)局域網(wang)絡(luo)（Wi-Fi）、藍牙（Bluetooth）等都是(shi)使(shi)用數字調制，顯然數字通訊是(shi)發展(zhan)的(de)趨勢。
傳(chuan)送(song)端將數(shu)字信號（0 與(yu) 1）轉(zhuan)變成(cheng)(cheng)不同(tong)的電(dian)(dian)磁波波形稱為(wei)「調(diao)(diao)制（Modulation）」；同(tong)理，接收端將不同(tong)的電(dian)(dian)磁波波形還(huan)原成(cheng)(cheng)數(shu)字信號（0 與(yu) 1）稱為(wei)「解(jie)(jie)調(diao)(diao)（Demodulation）」，所有的通訊裝置一般都必須同(tong)時支(zhi)持傳(chuan)送(song)（調(diao)(diao)制）與(yu)接收（解(jie)(jie)調(diao)(diao)），因此科學(xue)家把負責調(diao)(diao)制與(yu)解(jie)(jie)調(diao)(diao)的組件(jian)(jian)稱為(wei)「調(diao)(diao)制解(jie)(jie)調(diao)(diao)器」，英(ying)文就把「Modulation」與(yu)「Demodulation」的字頭組合(he)成(cheng)(cheng)一個新(xin)單字「Modem」，下(xia)回只要聽到 Modem 就知道它是在做通訊用的組件(jian)(jian)啰(luo)！
復用技術（Multiplex）
多人共同使用(yong)一(yi)條信息信道的(de)方法稱為「復用(yong)技術(shu)」（Multiplex），簡單的(de)說，天(tian)空只有一(yi)個(ge)，你的(de)手機要丟電磁(ci)波出去(qu)，我(wo)(wo)的(de)手機也要丟電磁(ci)波出去(qu)，兩(liang)種電磁(ci)波在天(tian)空中混在一(yi)起，接(jie)收端(duan)該如何區分那些(xie)是(shi)你的(de)（和你通話的(de)），那些(xie)是(shi)我(wo)(wo)的(de)（和我(wo)(wo)通話的(de)）呢？
復用技(ji)(ji)術的(de)(de)目的(de)(de)就是(shi)讓所有人(ren)(ren)使(shi)用，而且彼此不能(neng)互相(xiang)干擾，為了增加數(shu)據傳輸率(lv)，可(ke)能(neng)必須同(tong)時使(shi)用兩種以上(shang)的(de)(de)復用技(ji)(ji)術，才能(neng)滿足每個人(ren)(ren)都要使(shi)用的(de)(de)需求(qiu)。無線通(tong)信(xin)常見(jian)的(de)(de)復用技(ji)(ji)術包括下列 4 種：
1．時(shi)分多址（TDMA）：使用者(zhe)依照「時(shi)間先后」輪流(liu)使用一條(tiao)信息信道(dao)，如圖(tu)5（a）所示，目前 2G 的 GSM / GPRS 系(xi)統(tong)有使用 TDMA。
2．頻分多址（FDMA）：用(yong)戶依照「頻率(lv)不(bu)同(tong)」同(tong)時(shi)使(shi)用(yong)一條信(xin)息(xi)信(xin)道，如圖5（b）所示，前面(mian)介紹每一對使(shi)用(yong)者必須(xu)使(shi)用(yong)「不(bu)同(tong)的頻率(lv)范圍」來通話，其實就是 FDMA，目前 2G 的 GSM / GPRS、3G 的 UMTS 有使(shi)用(yong) FDMA。
3．碼分(fen)多址（CDMA）：將(jiang)不(bu)同(tong)用(yong)戶的(de)數據分(fen)別與特(te)定的(de)「密(mi)碼（Code）」運算(suan)以后，再(zai)傳(chuan)送到數據信(xin)道(dao)，接收(shou)端以不(bu)同(tong)的(de)密(mi)碼來分(fen)辨要接收(shou)的(de)信(xin)號，如圖5（c）所示(shi)。目前(qian) 3G 的(de) UMTS 有使用(yong) CDMA。
4. 正交頻分復用（OFDM）：前面介(jie)紹(shao)過頻分多址（FDMA）是用戶依(yi)照「頻率(lv)不同」同時(shi)傳送數據(ju)，而 OFDM 原(yuan)理(li)類似，唯一不同的(de)(de)(de)(de)是必(bi)須(xu)使(shi)用彼此「正交」的(de)(de)(de)(de)頻率(lv)，這個原(yuan)理(li)比較復雜有(you)興(xing)趣的(de)(de)(de)(de)人可以(yi)參考(kao)這里(li)，目前 4G 的(de)(de)(de)(de) LTE / LTE-A、無(wu)線局域網絡（IEEE802.11a/g/n）、數字電視(shi)（DTV）、數字音(yin)頻傳輸(shu)（DAB）有(you)使(shi)用 OFDM。
（a）TDMA：依照(zhao)時間先(xian)后輪流使用；
（b）FDMA：依照頻率不同(tong)同(tong)時使用；
（c）CDMA：將不同用戶的(de)數(shu)據分(fen)別與特定的(de)密碼運算。
復用技術的比喻
復(fu)用(yong)技(ji)術(shu)比較復(fu)雜，我們可以想象在(zai)房子里，甲與乙要講話，丙與丁要講話，戊與己要講話：
時分(fen)多址(zhi)（TDMA）：甲與乙(yi)先講一(yi)句，再換(huan)丙(bing)與丁講一(yi)句，再換(huan)戊與己講一(yi)句，依此類推，大家輪流（分(fen)時）講話彼此就(jiu)不會互相干(gan)擾。
頻(pin)分(fen)多址（FDMA）：甲(jia)與乙在(zai)(zai)客廳講(jiang)話(hua)，丙與丁在(zai)(zai)書房講(jiang)話(hua)，戊與己在(zai)(zai)臥室講(jiang)話(hua)，大家在(zai)(zai)不(bu)(bu)同的房間（分(fen)頻(pin)）講(jiang)話(hua)彼(bi)此就不(bu)(bu)會互相(xiang)干擾。
碼分多址（CDMA）：甲(jia)與(yu)(yu)乙用中(zhong)文(wen)(wen)講(jiang)(jiang)話(hua)，丙與(yu)(yu)丁用英文(wen)(wen)講(jiang)(jiang)話(hua)，戊與(yu)(yu)己用日文(wen)(wen)講(jiang)(jiang)話(hua)，這樣(yang)雖然大家在同一個房子里講(jiang)(jiang)話(hua)，各(ge)(ge)自仍然可以(yi)分辨出各(ge)(ge)自不(bu)(bu)同的(de)(de)語言，當甲(jia)與(yu)(yu)乙用中(zhong)文(wen)(wen)講(jiang)(jiang)話(hua)時，丙與(yu)(yu)丁的(de)(de)英文(wen)(wen)以(yi)及戊與(yu)(yu)己的(de)(de)日文(wen)(wen)只是聲音干(gan)擾(rao)而己，不(bu)(bu)會造(zao)成甲(jia)與(yu)(yu)乙解讀(du)中(zhong)文(wen)(wen)的(de)(de)困擾(rao)；同理，當丙與(yu)(yu)丁用英文(wen)(wen)講(jiang)(jiang)話(hua)時，甲(jia)與(yu)(yu)乙的(de)(de)中(zhong)文(wen)(wen)以(yi)及戊與(yu)(yu)己的(de)(de)日文(wen)(wen)只是聲音干(gan)擾(rao)而己，不(bu)(bu)會造(zao)成丙與(yu)(yu)丁解讀(du)英文(wen)(wen)的(de)(de)困擾(rao)，在這個例子里「用不(bu)(bu)同的(de)(de)語言講(jiang)(jiang)話(hua)」就好(hao)像(xiang)「用不(bu)(bu)同的(de)(de)密(mi)碼加密(mi)」一樣(yang)。
4G 與 5G 的技術發展目的：增加頻譜效率與帶寬
「頻(pin)譜(pu)效率(lv)」（Spectrum efficiency）是單(dan)(dan)位(wei)帶(dai)寬（Hz）具有(you)多少數據傳輸率(lv)（bps），可(ke)參考(kao)表 1 的(de)說(shuo)明(ming)，當單(dan)(dan)位(wei)帶(dai)寬的(de)數據傳輸率(lv)高，代表頻(pin)譜(pu)效率(lv)高，例如(ru)：LTE 可(ke)以(yi)提供(gong)上(shang)傳 2.5bps/Hz，下(xia)載 5bps/Hz；LTE-A 可(ke)以(yi)提供(gong)上(shang)傳 5bps/Hz，下(xia)載 10bps/Hz，顯(xian)然 LTE-A 的(de)頻(pin)譜(pu)效率(lv)比(bi) LTE 高。因此 4G 與 5G 技(ji)術的(de)發展只(zhi)為了(le)兩個目(mu)的(de)：
增加頻譜效率
由于相同(tong)的頻率(lv)只能使用(yong)一次，因此(ci)必(bi)須利(li)用(yong)更(geng)(geng)新的調制與復用(yong)技術來(lai)增加頻譜效(xiao)率(lv)，讓相同(tong)帶寬(kuan)的電磁(ci)波(bo)具有(you)更(geng)(geng)高的數據傳輸率(lv)，也就是把更(geng)(geng)多的 0 和 1 塞進相同(tong)帶寬(kuan)的電磁(ci)波(bo)里來(lai)傳送。
增加帶寬
由于(yu)目前的(de)(de)(de)電(dian)磁波(bo)頻(pin)譜(pu)里(li) 10GHz 以下的(de)(de)(de)電(dian)磁波(bo)大部分都(dou)已經被(bei)用(yong)(yong)掉了，頻(pin)譜(pu)效率(lv)再怎么提高總有(you)技(ji)術上的(de)(de)(de)極限，因(yin)此科學(xue)家只能(neng)去挖(wa)更高頻(pin)還沒有(you)被(bei)使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)電(dian)磁波(bo)來給 5G 手機用(yong)(yong)，大家現在明白為什么 5G 技(ji)術會想要使(shi)用(yong)(yong)頻(pin)率(lv) 30GHz（相當于(yu)波(bo)長 10 毫米）的(de)(de)(de)「毫米波(bo)（Millimeter Wave）」了吧！
注：表 1 中的頻譜效率是直(zhi)接以(yi)數(shu)據傳輸率除以(yi)信(xin)道(dao)帶寬(kuan)，但是不同世代的通信(xin)系統使(shi)用(yong)不同的技術，這個(ge)并沒(mei)有考慮進去，因(yin)此表中不同世代應該分開(kai)來比較才(cai)有意義(yi)。
注：線路交換與分組交換
線路交換(huan)(huan)（Circuit switch）：是(shi)指傳(chuan)送端(duan)與接收(shou)端(duan)之(zhi)間(jian)先建立一條(tiao)專用(yong)的聯機再進行通信(xin)，傳(chuan)統的語音(yin)通信(xin)都是(shi)屬(shu)于線路交換(huan)(huan)，例如(ru)：國(guo)內電(dian)話(hua)(hua)與國(guo)際電(dian)話(hua)(hua)、移(yi)動(dong)電(dian)話(hua)(hua)等在通話(hua)(hua)之(zhi)前都必須先撥號，等交換(huan)(huan)機將(jiang)電(dian)話(hua)(hua)接通之(zhi)后(hou)才能通話(hua)(hua)，就是(shi)使(shi)用(yong)線路交換(huan)(huan)的方式，通常(chang)費用(yong)是(shi)以「使(shi)用(yong)時(shi)間(jian)」計算，例如(ru)：撥打市內電(dian)話(hua)(hua)或移(yi)動(dong)電(dian)話(hua)(hua)，使(shi)用(yong)越久費用(yong)越高。
分組(zu)交(jiao)換(huan)(huan)（Packet switch）：是(shi)指傳(chuan)送(song)端(duan)(duan)與接收端(duan)(duan)之間(jian)共(gong)享(xiang)一條線(xian)路，必(bi)須先(xian)將(jiang)要(yao)傳(chuan)送(song)的數(shu)(shu)據切割(ge)成許多(duo)(duo)較小(xiao)的「封(feng)包（Packet）」再進行通(tong)信(xin)，目前的「數(shu)(shu)據通(tong)信(xin)（Datacom）」都是(shi)屬于分組(zu)交(jiao)換(huan)(huan)，用(yong)戶(hu)要(yao)傳(chuan)送(song)的數(shu)(shu)據越多(duo)(duo)，則(ze)封(feng)包數(shu)(shu)目越多(duo)(duo)，傳(chuan)送(song)的時間(jian)越長，計算(suan)機網絡(luo)在通(tong)信(xin)之前并不需(xu)要(yao)撥(bo)號(hao)，只要(yao)將(jiang)網絡(luo)線(xian)連接即可使(shi)用(yong)，就是(shi)使(shi)用(yong)分組(zu)交(jiao)換(huan)(huan)的方式，通(tong)常費用(yong)是(shi)以「數(shu)(shu)據傳(chuan)輸(shu)率」來(lai)計算(suan)，不同(tong)數(shu)(shu)據傳(chuan)輸(shu)率費用(yong)不同(tong)，但是(shi)使(shi)用(yong)時間(jian)沒有(you)限制。
