地震救援、出海遇險、戶外徒步……你有沒有想過，在生活如此依賴手機的今天，一旦我們進入沒有移動信號的區(qū)域，該如何與外界聯(lián)絡(luò)呢？很多人可能會想到高大上的衛(wèi)星通信。如今，衛(wèi)星通信可能很快就將“飛入尋常百姓家”了。

9月6日，華為發(fā)布Mate 50系列手機，被形容為“向上捅破天”的技術(shù)也露出“真容”。

官方消息顯示，Mate 50是全球首款支持北斗衛(wèi)星消息的大眾智能手機。在無地面網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋的環(huán)境下，Mate 50能將文字和位置信息發(fā)出求助，并支持多條位置生成軌跡地圖。

記者了解到，Mate 50應用的是北斗短報文系統(tǒng)。北斗短報文是由國防科技大學北斗團隊研制的RDSS（衛(wèi)星無線電測定業(yè)務(wù)）地面系統(tǒng)接收的。他們進行了十余年的深入研究，于2019年首次提出大眾手機直連北斗衛(wèi)星短報文的完整可行方案，推動北斗短報文進入大眾消費領(lǐng)域。

“四川甘孜州瀘定縣發(fā)生6.8級地震后，電信設(shè)施損壞，移動信號基站受毀，短報文救援信息也正是通過我們的RDSS系統(tǒng)進行收發(fā)的。”國防科技大學北斗團隊短報文技術(shù)負責人李井源說。

十余年自主創(chuàng)新，實現(xiàn)移動通信和短報文通信融合

很多人或許記得，汶川大地震中，北斗手持用戶機在地震災區(qū)中成功應用的畫面。

然而，這一幕卻曾讓國防科技大學北斗團隊喜憂參半。

“從北斗一號到北斗二號，RDSS系統(tǒng)均由我們團隊獨立承擔建設(shè)。我們喜的是團隊科研成果在抗震救災中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，憂的是受災群眾不能使用手機通過短報文及時發(fā)出災情，否則一定能救出更多的人。”李井源回憶道。

2009年，我國啟動北斗三號工程建設(shè)。國防科技大學北斗團隊隨即開始探索新一代北斗RDSS體制設(shè)計驗證工作，力求讓北斗用戶端體積更小、成本更低，直至融入大眾手機。

系統(tǒng)容量、終端體積和成本是制約北斗短報文更加廣泛應用的關(guān)鍵要素。

然而，北斗一號、二號系統(tǒng)的短報文通信能力均為每次最多傳送120個漢字，尚不能滿足各類不同應用場景需求。同時，短報文廣泛應用必有海量用戶，這意味著北斗三號地面中心站設(shè)備規(guī)模也將急劇擴張。

“數(shù)量級的擴張以及未來可持續(xù)擴展的需求，意味著不能直接繼承北斗二號信號處理架構(gòu)，唯有從信號體制上實現(xiàn)跨越，短報文通信能力方可實現(xiàn)量變質(zhì)變。”李井源介紹。

創(chuàng)新是唯一出路，但是創(chuàng)新又要從哪里開始呢？

幾個月里，就短報文通信能力提升的問題，他們就討論和推翻了數(shù)十個方案，創(chuàng)新提出了“射頻前端+全數(shù)字關(guān)交換+基帶后端處理”的技術(shù)架構(gòu)。這項名為“全光交換集中分布式架構(gòu)”的技術(shù)，可實現(xiàn)射頻前端通用化、小型化，基帶后端數(shù)字化、去時頻。

基于該技術(shù)，該團隊成功研制出北斗三號主控站RDSS系統(tǒng)。其短報文通信能力可實現(xiàn)每次最高傳送1000個漢字，并可傳輸語音、照片。相較于北斗二號，短報文通信服務(wù)容量提升10倍，同時支撐移動通信和北斗短報文通信的融合使用。

融入大眾手機，構(gòu)建未來低軌報文通信系統(tǒng)

短報文通信服務(wù)是北斗系統(tǒng)區(qū)別于美國GPS等衛(wèi)星導航系統(tǒng)的最大特色。北斗三號主控站RDSS系統(tǒng)的短報文通信能力雖然可以滿足大部分行業(yè)應用需求，但距離進入大眾消費領(lǐng)域卻還要跨越幾道坎兒。

第一個坎兒就是要將北斗用戶端的發(fā)射功率降低到可以安裝在大眾手機上。

2018年，國防科技大學北斗團隊就此進一步開展信號體制創(chuàng)新研究，試驗表明可以將北斗用戶端發(fā)射功率降到0.5W（瓦），與4G/5G手機發(fā)射功率相當。這意味著將北斗短報文通信服務(wù)融入大眾手機，已經(jīng)有了實現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)。

北斗短報文只有融于最高效的商用手機產(chǎn)業(yè)鏈，成為手機預置模塊，才能從根本上降低成本，進而獲得大規(guī)模的市場應用。基于這個創(chuàng)新理念，2019年他們設(shè)計了專門針對低功耗手機業(yè)務(wù)的信號體制ICD文件，最終實現(xiàn)了用戶端發(fā)射功率從2W降至0.5W。同時依托天津“北斗民用短消息增強服務(wù)系統(tǒng)”進行低功耗信號體制收發(fā)試驗驗證，實現(xiàn)了與電信公網(wǎng)的互聯(lián)互通。

至此，在不改變手機結(jié)構(gòu)的情況下，這個團隊把北斗短報文發(fā)射功率降至0.5W，“手機到哪里，短報文就到哪里”成為可能。

為突破工程實現(xiàn)上的難題，團隊經(jīng)反復論證后創(chuàng)新提出信號算法極致優(yōu)化的技術(shù)方案，提升了北斗系統(tǒng)主控站靈敏度，成功解決了手機與衛(wèi)星實現(xiàn)短報文通信的最大工程技術(shù)難題。

與國內(nèi)移動運營商討論后，他們進一步提出“手機號即北斗號，手機卡即北斗卡”的技術(shù)和運營方案，實現(xiàn)用戶極簡體驗，推動北斗短報文進入了大眾消費領(lǐng)域。

“不過，由于北斗短報文采用高軌衛(wèi)星進行信號收發(fā)，手機與3.6萬千米外的北斗衛(wèi)星進行通信，信號有點微弱，通常作為搜救等應急通信手段。”李井源介紹，目前低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)正在加速建設(shè)，相信在不遠的將來，手機用戶可以通過低軌衛(wèi)星實現(xiàn)更高速率、更大容量的報文及語音圖像通信。

責任編輯： 聶翠蓉