讓智能手機打衛星電話中國是怎樣做到的?

極客網 2024-04-23 10:13:00

2008年汶川地震,通信系統被摧毀,當時許多人無法用手機聯系外界,之後我國便開始建設天通衛星移動通信系統。

2016年8月6日,天通一號衛星移動通信系統第一顆衛星發射成功,2020年和2021年又發射了第二顆和第三顆衛星。三顆衛星協同運行,飛行于距離地面36000公裏的地球同步軌道,覆蓋亞太、中東等地區。

2023年,華爲發布第一款支持衛星通話的智能手機Mate 60,它可以直接連接天通衛星,隨後小米、榮耀、OPPO紛紛跟進。産業人士預計,華爲已經售出近千萬台衛星智能手機,用戶量遠超SpaceX Starlink,後者只有200多萬客戶。

即使是在沒有移動信號覆蓋的地區,用戶也可以通過衛星打電話,每月只需要支付10元費用。如果遇到地震,通信中斷,擁有衛星智能手機的用戶可以正常撥打電話。

中國空間技術研究院科學家崔萬照2月份刊文稱:“手機直接連接衛星成爲新趨勢,衛星通信將會逐步向大衆普及。”

以前人們普遍認爲,地面上海量用戶通過遙遠的衛星處理信息是不太可能的。爲了連接到少量手機,衛星需要發送極爲強烈的信號。如果連接大量手機,將會有很多不同強度的信號同時湧入衛星傳輸天線,信號會彼此幹擾,生成新的信號。隨機出現的信號會降低衛星通話質量,進而導致整個系統崩潰。

自1970年代以來,美國、歐洲及其它國際組織也曾部署商用通信衛星網絡,但幾乎全都失敗。爲什麽失敗?主要是因爲無源互調幹擾問題難以解決。當兩個或多個無線信號在非線性設備(如天線、連接器、饋線等)上同時存在,它們可能會産生非線性互調産物,這些互調産物就是無源互調。無源互調幹擾成了衛星通信技術發展的一大障礙。

無源互調幹擾問題也受到了國際航天産業的關注,天通項目組織大量通信精英,集中力量解決此問題。衛星中有不同金屬制造的組件,它們緊密接觸,這是造成無源互調幹擾的主要原因。科學家關注接觸面的微觀物理機制,比如量子隧穿與熱輻射,尋找新的解決辦法。最終中國科學家開發一套物理模型,它可以精准預測無源互調幹擾的出現。

科技家開發出全球首款通用無源互調幹擾模擬軟件,它可以分析、評估微波組件受外部幹擾時無源互調幹擾出現的可能性,比如電流、熱、壓力等外部因素。崔萬照團隊還開發出世界上最敏感的無源互調幹擾偵測技術,它可以在最極端的環境下定位無源互調幹擾出現的地方。

有了新技術的支持,衛星接收靈敏度大幅提升,即使沒有外部天線,智能手機發出的信號也能被相隔幾千公裏的衛星捕捉。

每顆天通衛星的設計壽命約爲12年,衛星天線每天都會在160攝氏度高溫環境中運行,需要同時傳輸、接收約800個不同頻段的電磁信號。崔萬照團隊在報告中指出:“天通一號系統的發展離不開多項關鍵技術的突破。”

SpaceX已經發射可以連接智能手機的衛星,預計明年將提供商用服務。SpaceX衛星有些不同,它們運行于低軌道,不需要太大的天線,小天線可以減少無源互調幹擾。有利就有弊,由于軌道低,如果想擴大覆蓋範圍,SpaceX必須發射大量衛星。SpaceX雖然已經發射約5000多顆衛星,但這些衛星基本無法提供衛星通話服務,最近才發射支持手機通話的衛星。

在衛星通信技術方面華爲沒有停下腳步,最新發布的Pura 70系列手機搭載了雙星衛星通信,支持天通衛星通信及北鬥衛星消息。北鬥衛星消息功能也做了升級,支持發送衛星圖片消息,更支持衛星消息自由編輯,生成軌迹地圖等,爲戶外場景帶來更實用的功能支持。(小刀)

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