“讓無人區信號滿格”——全球首創智能手機直連衛星通話技術攻關紀實

科技日報記者 崔爽　　

森林漫步、沙漠穿越、野外探險……手機信號沒了怎么辦？

此刻，一部具備衛星通話功能的智能手機，或許能成為“救命稻草”。

“國外企業一直在嘗試，但均未取得突破。”中國電信衛星應用技術研究院（以下簡稱“衛星院”）院長李屹寰日前告訴科技日報記者，“如今，依托我國自主研制的天通一號衛星移動通信系統，普通智能手機無須換卡換號，就能通過衛星網絡與世界相連。”

設想變為現實的背后，是中國電信攜手華為等產業鏈上下游企業，歷時兩年多的集智攻關。他們聯合組建研發團隊，先后破解衛星天線內置、弱信號穩定連接、通信協議融合等難題，在全球范圍內首創智能手機直連衛星通話技術。

剪掉“小辮子”

天線和芯片模組設計，是研發團隊面臨的首道難關。

衛星電話能夠連接遠在3.6萬公里高空的天通衛星，外置天線與衛星芯片模組功不可沒。與之相比，智能手機現有天線接收衛星信號“力有不逮”，且主板上寸土寸金，留給衛星基帶芯片的空間有限。

從外觀上看，衛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，研發團隊曾展開激烈的爭論。”衛星院研究員、研發團隊成員王德乾回憶。

有團隊成員建議將天線做成“掛件”，需要連接衛星時，再將其擰在智能手機上。這條更簡單的路線，一度得到團隊大多數人認同。

但團隊中來自華為的工程師態度堅決：“消費者怎么可能接受那樣的外形？我們必須有所突破！”

意見反復交鋒。“不要天線，怎么實現衛星通話？”“即便實現了，又有誰會買？”大家你一言我一語，甚至爭辯到“臉紅脖子粗”。后來，用戶需求調查說服了大家。“許多人告訴我們，他們不會因為一種不常用的功能，而選擇購買這樣的產品。”研發團隊成員秦屹昂說。

那就下定決心剪掉“小辮子”！

內置天線發射功率不足，團隊就調整主板布局，把最好的位置留給天線，并在四周增加天線數量，提高信號的收發能力。秦屹昂打比方：“就像抬東西，一個人力氣不夠就多人上，大家各抬一個角。”

衛星芯片模組尺寸大、能耗高，大家就縮小工藝制程，將基帶、射頻、存儲等一體集成，并采用不連續收發等新技術降低能耗。“原本占主板一半面積的模組，被壓縮至1平方厘米左右，僅相當于指甲蓋大小。”王德乾告訴記者。

“小辮子”終于被塞進了手機。

升級衛星端

天線內置只是第一步，讓其穩定接收衛星信號才是重點。

“同步軌道衛星太高了，團隊竭盡所能提高天線增益，依然無法確保信號穩定。”王德乾感嘆道，這個問題解決不了，一切都將前功盡棄。

擺在團隊面前的有兩條路——要么提高信號功率；要么降低信息速率。“就好比兩個人說話，扯開嗓門喊可以讓對方聽得更清楚。要是沒有那么大嗓門，也可以把語速放慢，逐字逐句說清楚。”王德乾解釋。

兩者相較，第二種方式顯然更易達成。可是，把信息速率降到多少才能同時保障網絡流暢和話音質量？

為了找到最佳方案，團隊開始了長達半年的攻關歷程：不斷調低信息速率滿足天線靈敏度需求；持續優化信源編碼改善信道降速后語音體驗；引入自適應機制，讓語音速率根據衛星“忙閑”狀態自動調整。

“通過大量的軟件開發、算法改進與仿真測試等工作，我們將信息速率鎖定在800比特/秒。”王德乾介紹，這一速率既能最大限度提升網絡容量，又能保證智能手機與衛星的穩定連接。

不過，研發到這里還只是“紙上談兵”。

衛星直連通話是應急功能，網絡穩定不容一點閃失。為此，團隊踏上了一段苦旅——15個月時間、6條線路、3000多公里。他們走遍羅布泊、羌塘、漠河邊境……不放過任何一處信號盲區。

“有人連續出差幾十天顧不上家，有人在越野車上顛得快‘散了架’，還有人高原反應嚴重仍堅持走完全程。”李屹寰至今對這段經歷記憶猶新，“如此艱辛的測試過程，是被華為‘逼’出來的，但我們覺得逼得好。”

在那些地面通信基站難以覆蓋的偏遠地區，團隊反復測試，不斷優化解決方案，最終讓地面通信與衛星通信自如切換，成功實現雙向語音通話和短信收發。

理順兩張網

“技術跑通了，誰來買單？”從項目啟動伊始，這個問題就在李屹寰心頭打轉。

常見的衛星電話，個頭大且專用，普通人幾乎不會買。智能手機擁有衛星直連功能后，如果解決不了兩張網絡共用一個號碼的問題，可能依然無人問津。

“測試時，我們用天通專用號段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，“如果每個人用原卡號就能撥打衛星電話，將撬動一片不可估量的藍海。”

這樣的構想看起來容易，做起來難。此前，放眼全球，也從未實現。原因就在于衛星網絡和地面網絡是相互獨立的兩張網。

“智能手機衛星通話的原理是，先讓手機連接天通衛星上傳信息，然后由衛星將信息無差別回傳至地面站；地面站接收并完成解析后，再將信息傳送至天通核心網；最后，由核心網撥打地面基站，完成與目標電話連接。”王德乾告訴記者。

但長久以來，衛星網絡和地面網絡協議不統一，信息傳輸“相見不相識”。只有理順兩張網，具備衛星直連功能的手機才有可能在市場上推廣開。

給兩張網“牽線”并不容易。“天通系統相對封閉，所有標準都是保密的，不能拷貝。”秦屹昂說，新編、修訂、補充協議，合計165萬余字，全靠大家一個一個字符敲出來，不能有一絲錯漏。

協議統一后，在無地面基站信號覆蓋的地方，天通系統可直接讀取手機識別卡信息，讓手機以漫游方式注冊到天通核心網。這時，用戶就能用原卡號進行語音呼叫和短信收發。

2023年8月，華為Mate60Pro手機上市，智能手機直連衛星通話技術正式步入商用。回首攻關歷程，研發團隊感慨：“我們闖過了技術上的‘無人區’，讓地理上的無人區信號滿格。”

“黨的二十屆三中全會提出，加強創新資源統籌和力量組織，推動科技創新和產業創新融合發展。這讓大家備受鼓舞。”李屹寰說，“未來，我們將持續增強自主創新能力，用數字技術催生新業態、新模式，為美好生活賦能！”