“讓無(wú)人區(qū)信號(hào)滿格”——全球首創(chuàng)智能手機(jī)直連衛(wèi)星通話技術(shù)攻關(guān)紀(jì)實(shí)

科技日?qǐng)?bào)記者 崔爽　　

森林漫步、沙漠穿越、野外探險(xiǎn)……手機(jī)信號(hào)沒(méi)了怎么辦？

此刻，一部具備衛(wèi)星通話功能的智能手機(jī)，或許能成為“救命稻草”。

“國(guó)外企業(yè)一直在嘗試，但均未取得突破。”中國(guó)電信衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)研究院（以下簡(jiǎn)稱“衛(wèi)星院”）院長(zhǎng)李屹寰日前告訴科技日?qǐng)?bào)記者，“如今，依托我國(guó)自主研制的天通一號(hào)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，普通智能手機(jī)無(wú)須換卡換號(hào)，就能通過(guò)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與世界相連?！?/p>

設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的背后，是中國(guó)電信攜手華為等產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)，歷時(shí)兩年多的集智攻關(guān)。他們聯(lián)合組建研發(fā)團(tuán)隊(duì)，先后破解衛(wèi)星天線內(nèi)置、弱信號(hào)穩(wěn)定連接、通信協(xié)議融合等難題，在全球范圍內(nèi)首創(chuàng)智能手機(jī)直連衛(wèi)星通話技術(shù)。

剪掉“小辮子”

天線和芯片模組設(shè)計(jì)，是研發(fā)團(tuán)隊(duì)面臨的首道難關(guān)。

衛(wèi)星電話能夠連接遠(yuǎn)在3.6萬(wàn)公里高空的天通衛(wèi)星，外置天線與衛(wèi)星芯片模組功不可沒(méi)。與之相比，智能手機(jī)現(xiàn)有天線接收衛(wèi)星信號(hào)“力有不逮”，且主板上寸土寸金，留給衛(wèi)星基帶芯片的空間有限。

從外觀上看，衛(wèi)星電話上方的天線尤為顯眼，猶如一條粗壯的“小辮子”。“圍繞這條‘小辮子’的去留，研發(fā)團(tuán)隊(duì)曾展開(kāi)激烈的爭(zhēng)論?！毙l(wèi)星院研究員、研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員王德乾回憶。

有團(tuán)隊(duì)成員建議將天線做成“掛件”，需要連接衛(wèi)星時(shí)，再將其擰在智能手機(jī)上。這條更簡(jiǎn)單的路線，一度得到團(tuán)隊(duì)大多數(shù)人認(rèn)同。

但團(tuán)隊(duì)中來(lái)自華為的工程師態(tài)度堅(jiān)決：“消費(fèi)者怎么可能接受那樣的外形？我們必須有所突破！”

意見(jiàn)反復(fù)交鋒。“不要天線，怎么實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通話？”“即便實(shí)現(xiàn)了，又有誰(shuí)會(huì)買？”大家你一言我一語(yǔ)，甚至爭(zhēng)辯到“臉紅脖子粗”。后來(lái)，用戶需求調(diào)查說(shuō)服了大家?！霸S多人告訴我們，他們不會(huì)因?yàn)橐环N不常用的功能，而選擇購(gòu)買這樣的產(chǎn)品?！毖邪l(fā)團(tuán)隊(duì)成員秦屹昂說(shuō)。

那就下定決心剪掉“小辮子”！

內(nèi)置天線發(fā)射功率不足，團(tuán)隊(duì)就調(diào)整主板布局，把最好的位置留給天線，并在四周增加天線數(shù)量，提高信號(hào)的收發(fā)能力。秦屹昂打比方：“就像抬東西，一個(gè)人力氣不夠就多人上，大家各抬一個(gè)角?！?/p>

衛(wèi)星芯片模組尺寸大、能耗高，大家就縮小工藝制程，將基帶、射頻、存儲(chǔ)等一體集成，并采用不連續(xù)收發(fā)等新技術(shù)降低能耗?！霸菊贾靼逡话朊娣e的模組，被壓縮至1平方厘米左右，僅相當(dāng)于指甲蓋大小。”王德乾告訴記者。

“小辮子”終于被塞進(jìn)了手機(jī)。

升級(jí)衛(wèi)星端

天線內(nèi)置只是第一步，讓其穩(wěn)定接收衛(wèi)星信號(hào)才是重點(diǎn)。

“同步軌道衛(wèi)星太高了，團(tuán)隊(duì)竭盡所能提高天線增益，依然無(wú)法確保信號(hào)穩(wěn)定?！蓖醯虑袊@道，這個(gè)問(wèn)題解決不了，一切都將前功盡棄。

擺在團(tuán)隊(duì)面前的有兩條路——要么提高信號(hào)功率；要么降低信息速率。“就好比兩個(gè)人說(shuō)話，扯開(kāi)嗓門(mén)喊可以讓對(duì)方聽(tīng)得更清楚。要是沒(méi)有那么大嗓門(mén)，也可以把語(yǔ)速放慢，逐字逐句說(shuō)清楚?！蓖醯虑忉尅?/p>

兩者相較，第二種方式顯然更易達(dá)成?？墒牵研畔⑺俾式档蕉嗌俨拍芡瑫r(shí)保障網(wǎng)絡(luò)流暢和話音質(zhì)量？

為了找到最佳方案，團(tuán)隊(duì)開(kāi)始了長(zhǎng)達(dá)半年的攻關(guān)歷程：不斷調(diào)低信息速率滿足天線靈敏度需求；持續(xù)優(yōu)化信源編碼改善信道降速后語(yǔ)音體驗(yàn)；引入自適應(yīng)機(jī)制，讓語(yǔ)音速率根據(jù)衛(wèi)星“忙閑”狀態(tài)自動(dòng)調(diào)整。

“通過(guò)大量的軟件開(kāi)發(fā)、算法改進(jìn)與仿真測(cè)試等工作，我們將信息速率鎖定在800比特/秒?！蓖醯虑榻B，這一速率既能最大限度提升網(wǎng)絡(luò)容量，又能保證智能手機(jī)與衛(wèi)星的穩(wěn)定連接。

不過(guò)，研發(fā)到這里還只是“紙上談兵”。

衛(wèi)星直連通話是應(yīng)急功能，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定不容一點(diǎn)閃失。為此，團(tuán)隊(duì)踏上了一段苦旅——15個(gè)月時(shí)間、6條線路、3000多公里。他們走遍羅布泊、羌塘、漠河邊境……不放過(guò)任何一處信號(hào)盲區(qū)。

“有人連續(xù)出差幾十天顧不上家，有人在越野車上顛得快‘散了架’，還有人高原反應(yīng)嚴(yán)重仍堅(jiān)持走完全程?！崩钜馘局两駥?duì)這段經(jīng)歷記憶猶新，“如此艱辛的測(cè)試過(guò)程，是被華為‘逼’出來(lái)的，但我們覺(jué)得逼得好。”

在那些地面通信基站難以覆蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)，團(tuán)隊(duì)反復(fù)測(cè)試，不斷優(yōu)化解決方案，最終讓地面通信與衛(wèi)星通信自如切換，成功實(shí)現(xiàn)雙向語(yǔ)音通話和短信收發(fā)。

理順兩張網(wǎng)

“技術(shù)跑通了，誰(shuí)來(lái)買單？”從項(xiàng)目啟動(dòng)伊始，這個(gè)問(wèn)題就在李屹寰心頭打轉(zhuǎn)。

常見(jiàn)的衛(wèi)星電話，個(gè)頭大且專用，普通人幾乎不會(huì)買。智能手機(jī)擁有衛(wèi)星直連功能后，如果解決不了兩張網(wǎng)絡(luò)共用一個(gè)號(hào)碼的問(wèn)題，可能依然無(wú)人問(wèn)津。

“測(cè)試時(shí)，我們用天通專用號(hào)段1740往外撥打電話，常常被別人誤以為詐騙電話直接掛斷。”李屹寰說(shuō)，“如果每個(gè)人用原卡號(hào)就能撥打衛(wèi)星電話，將撬動(dòng)一片不可估量的藍(lán)海?！?/p>

這樣的構(gòu)想看起來(lái)容易，做起來(lái)難。此前，放眼全球，也從未實(shí)現(xiàn)。原因就在于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和地面網(wǎng)絡(luò)是相互獨(dú)立的兩張網(wǎng)。

“智能手機(jī)衛(wèi)星通話的原理是，先讓手機(jī)連接天通衛(wèi)星上傳信息，然后由衛(wèi)星將信息無(wú)差別回傳至地面站；地面站接收并完成解析后，再將信息傳送至天通核心網(wǎng)；最后，由核心網(wǎng)撥打地面基站，完成與目標(biāo)電話連接?！蓖醯虑嬖V記者。

但長(zhǎng)久以來(lái)，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和地面網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不統(tǒng)一，信息傳輸“相見(jiàn)不相識(shí)”。只有理順兩張網(wǎng)，具備衛(wèi)星直連功能的手機(jī)才有可能在市場(chǎng)上推廣開(kāi)。

給兩張網(wǎng)“牽線”并不容易?！疤焱ㄏ到y(tǒng)相對(duì)封閉，所有標(biāo)準(zhǔn)都是保密的，不能拷貝?！鼻匾侔赫f(shuō)，新編、修訂、補(bǔ)充協(xié)議，合計(jì)165萬(wàn)余字，全靠大家一個(gè)一個(gè)字符敲出來(lái)，不能有一絲錯(cuò)漏。

協(xié)議統(tǒng)一后，在無(wú)地面基站信號(hào)覆蓋的地方，天通系統(tǒng)可直接讀取手機(jī)識(shí)別卡信息，讓手機(jī)以漫游方式注冊(cè)到天通核心網(wǎng)。這時(shí)，用戶就能用原卡號(hào)進(jìn)行語(yǔ)音呼叫和短信收發(fā)。

2023年8月，華為Mate60Pro手機(jī)上市，智能手機(jī)直連衛(wèi)星通話技術(shù)正式步入商用?；厥坠リP(guān)歷程，研發(fā)團(tuán)隊(duì)感慨：“我們闖過(guò)了技術(shù)上的‘無(wú)人區(qū)’，讓地理上的無(wú)人區(qū)信號(hào)滿格。”

“黨的二十屆三中全會(huì)提出，加強(qiáng)創(chuàng)新資源統(tǒng)籌和力量組織，推動(dòng)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新融合發(fā)展。這讓大家備受鼓舞?！崩钜馘菊f(shuō)，“未來(lái)，我們將持續(xù)增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，用數(shù)字技術(shù)催生新業(yè)態(tài)、新模式，為美好生活賦能！”