把衛星通信接入百姓家

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域，該如何與外界聯絡呢？很多人可能會想到高大上的衛星通信。如今，衛星通信可能很快就將“飛入尋常百姓家”了。

9月6日，華為發佈Mate 50系列手機，被形容為“向上捅破天”的技術也露出“真容”。

官方消息顯示，Mate 50是全球首款支援北斗衛星消息的大眾智慧手機。在無地面網路信號覆蓋的環境下，Mate 50能將文字和位置資訊發出求助，並支援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。北斗短報文是由國防科技大學北斗團隊研製的RDSS（衛星無線電測定業務）地面系統接收的。他們進行了十餘年的深入研究，于2019年首次提出大眾手機直連北斗衛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域。

“四川甘孜州瀘定縣發生6.8級地震後，電信設施損壞，移動信號基站受毀，短報文救援資訊也正是通過我們的RDSS系統進行收發的。”國防科技大學北斗團隊短報文技術負責人李井源説。

十餘年自主創新，實現行動通訊和短報文通信融合

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系統均由我們團隊獨立承擔建設。我們喜的是團隊科研成果在抗震救災中發揮了關鍵作用，憂的是受災群眾不能使用手機通過短報文及時發出災情，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。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鍵要素。

然而，北斗一號、二號系統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備規模也將急劇擴張。

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

創新是唯一齣路，但是創新又要從哪開始呢？

幾個月裏，就短報文通信能力提升的問題，他們就討論和推翻了數十個方案，創新提出了“射頻前端+全數字關交換+基帶後端處理”的技術架構。這項名為“全光交換集中分佈式架構”的技術，可實現射頻前端通用化、小型化，基帶後端數字化、去時頻。

基於該技術，該團隊成功研製出北斗三號主控站RDSS系統。其短報文通信能力可實現每次最高傳送1000個漢字，並可傳輸語音、照片。相較于北斗二號，短報文通信服務容量提升10倍，同時支撐行動通訊和北斗短報文通信的融合使用。

融入大眾手機，構建未來低軌報文通信系統

短報文通信服務是北斗系統區別於美國GPS等衛星導航系統的最大特色。北斗三號主控站RDSS系統的短報文通信能力雖然可以滿足大部分行業應用需求，但距離進入大眾消費領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新研究，試驗表明可以將北斗用戶端發射功率降到0.5W（瓦），與4G/5G手機發射功率相當。這意味著將北斗短報文通信服務融入大眾手機，已經有了實現的技術基礎。

北斗短報文只有融于最高效的商用手機産業鏈，成為手機預置模組，才能從根本上降低成本，進而獲得大規模的市場應用。基於這個創新理念，2019年他們設計了專門針對低功耗手機業務的信號體制ICD文件，最終實現了用戶端發射功率從2W降至0.5W。同時依託天津“北斗民用短消息增強服務系統”進行低功耗信號體制收發試驗驗證，實現了與電信公網的互聯互通。

至此，在不改變手機結構的情況下，這個團隊把北斗短報文發射功率降至0.5W，“手機到哪，短報文就到哪”成為可能。

為突破工程實現上的難題，團隊經反覆論證後創新提出信號演算法極致優化的技術方案，提升了北斗系統主控站靈敏度，成功解決了手機與衛星實現短報文通信的最大工程技術難題。

與國內移動運營商討論後，他們進一步提出“手機號即北斗號，手機卡即北斗卡”的技術和運營方案，實現用戶極簡體驗，推動北斗短報文進入了大眾消費領域。

“不過，由於北斗短報文采用高軌衛星進行信號收發，手機與3.6萬千米外的北斗衛星進行通信，信號有點微弱，通常作為搜救等應急通信手段。”李井源介紹，目前低軌衛星網際網路系統正在加速建設，相信在不遠的將來，手機用戶可以通過低軌衛星實現更高速率、更大容量的報文及語音圖像通信。