我国在无人区成功实现手机直连卫星通话技术。森林漫步、沙漠穿越、野外探险时,手机信号常常会消失。这时,一部具备卫星通话功能的智能手机或许能成为救命稻草。如今,依托我国自主研制的天通一号卫星移动通信系统,普通智能手机无须换卡换号就能通过卫星网络与世界相连。
这一设想变为现实的背后,是中国电信携手华为等产业链上下游企业历时两年多的集智攻关。他们联合组建研发团队,先后破解了卫星天线内置、弱信号稳定连接、通信协议融合等难题,在全球范围内首创智能手机直连卫星通话技术。
天线和芯片模组设计是研发团队面临的首要难关。卫星电话能够连接远在3.6万公里高空的天通卫星,外置天线与卫星芯片模组功不可没。相比之下,智能手机现有天线接收卫星信号能力不足,且主板空间有限。卫星电话上方的天线尤为显眼,犹如一条粗壮的“小辫子”。围绕这条“小辫子”的去留,研发团队曾展开激烈争论。有人建议将天线做成“挂件”,需要时再拧在手机上。但华为工程师坚决反对这种外形,认为消费者不会接受。最终用户需求调查显示,大多数人不会因为一种不常用的功能而选择购买这样的产品。于是,团队下定决心剪掉“小辫子”。
为解决内置天线发射功率不足的问题,团队调整了主板布局,把最好的位置留给天线,并增加天线数量提高信号收发能力。同时,缩小工艺制程,将基带、射频、存储等一体集成,并采用不连续收发等新技术降低能耗。原本占主板一半面积的模组被压缩至1平方厘米左右,相当于指甲盖大小。这样,“小辫子”终于被塞进了手机。
天线内置只是第一步,让其稳定接收卫星信号才是重点。同步轨道卫星太高,即使提高天线增益也难以确保信号稳定。摆在团队面前的有两条路:要么提高信号功率,要么降低信息速率。两者相较,降低信息速率更易达成。团队经过半年的攻关,不断调低信息速率满足天线灵敏度需求,持续优化信源编码改善信道降速后语音体验,引入自适应机制,使语音速率根据卫星状态自动调整。最终,信息速率锁定在800比特/秒,既能提升网络容量,又能保证智能手机与卫星的稳定连接。
为了验证实际效果,团队进行了长达15个月、覆盖6条线路、3000多公里的测试。他们走遍罗布泊、羌塘、漠河边境等地,反复测试并优化解决方案,最终成功实现地面通信与卫星通信自如切换,支持双向语音通话和短信收发。
技术跑通后,如何推广成为新的问题。如果不能解决两张网络共用一个号码的问题,市场前景依然堪忧。此前,放眼全球,也从未实现。原因在于卫星网络和地面网络是相互独立的。智能手机卫星通话的原理是先让手机连接天通卫星上传信息,然后由卫星将信息回传至地面站,地面站解析后传送至天通核心网,最后由核心网拨打地面基站完成连接。长久以来,两张网协议不统一,信息传输无法互通。为此,团队新编、修订、补充协议合计165万余字,全靠手动敲出。协议统一后,无地面基站信号覆盖的地方,天通系统可直接读取手机识别卡信息,让用户用原卡号进行语音呼叫和短信收发。
2023年8月,华为Mate60Pro手机上市,智能手机直连卫星通话技术正式步入商用。回首攻关历程,研发团队感慨:“我们闯过了技术上的‘无人区’,让地理上的无人区信号满格。”未来,他们将继续增强自主创新能力,用数字技术催生新业态、新模式,为美好生活赋能。
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