從北斗到Mate 50：星空中的中國式浪漫_風聞
脑极体-脑极体官方账号-从技术协同到产业革命，从智能密钥到已知尽头2022-11-05 21:19
中國，距離衞星有多遠？
1957年10月，蘇聯“斯普特尼克一號”人造衞星成功升入太空。幾乎在同一時間，竺可楨、錢學森、趙九章聯名上書，建議開展中國的人造衞星研究。彼時的中國人，才剛剛看到人造衞星的價值。距離真正發射一顆衞星，還有很遠的路要走；距離在衞星領域關鍵技術上實現領先，更是一件不敢設想的事情。
在那之後，1958年中國正式提出了東方紅一號衞星預研計劃。1965年正式啓動研製，最終在1970年4月24日於酒泉衞星發射中心成功實現了東方紅升空。這就是我們耳熟能詳的“兩彈一星計劃”關鍵組成部分。
一轉眼，來到了2022年。華為Mate50系列利用北斗三號系統的短報文功能，並在技術體制上進行全面升級，最終實現了衞星通信能力與智能手機結合。華為Mate50就此成為全球首款支持北斗衞星消息的智能手機，而中國科技也在衞星通信史上寫下了至關重要的一筆。
這件事，入選了《南方週末》評選的“2022中國十大高燃瞬間”。這一天，中國用“關鍵科技全球領先”的方式，把與衞星之間的距離無限縮短。
衞星登天，通信落地，在這場漫長的探索裏，有太多鮮為人知的關隘和困難。克服這些困難，靠的不是某位天才的靈感，而是一羣人又一羣人的接力與跋涉，最終才讓看似不可能的目標變成現實。在華為開發者大會2022期間，我們有機會瞭解到Mate 50系列完成手機衞星通信背後的故事。就像東方紅、北斗的故事一樣，這段故事裏也充盈着那種心懷星空，腳踏泥土的中國式浪漫。
從兩彈一星元勳，到萬千北斗人，再到華為工程師，衞星的故事，是中國科技人寫給國家，寫給人民，寫給世界的一封無言情書。
這封情書裏寫着：哪怕用數十年時間，哪怕經過千難萬險。任他翻山越嶺，任他時光飛逝，我也要讓星光向你而來。
從東方紅到北斗三號，中國衞星的全球時代
我們在中學時代，都背誦過這樣的知識點：於1970年4月24日成功發射的東方紅一號衞星，重173千克，由長征一號運載火箭送入近地點441千米、遠地點2368千米。
如果説，東方紅完成了中國人造衞星從無到有的變局。那麼歷經二十餘年發展的北斗體系，則成功將中國衞星事業推進到了全球時代。
2020年6月23日，隨着西昌衞星發射中心將一枚“長三乙”運載火箭發射升空，北斗衞星導航系統的第55顆衞星成功進入軌道。這標誌着北斗三號最後一顆全球組網衞星就位，北斗三號部署比原計劃提前半年順利完成。
手機衞星通信的戰略意義，就在這個節點上浮現了出來。在目前階段，手機衞星定位已經成為了通用能力，但衞星的另一項關鍵價值衞星通信，則還無法與大眾生活、生產進行緊密聯接。另一層面看，空天地一體化的通信網絡，幾乎已經確定是6G時代的發展方向。將北斗納入6G探索，對於中國衞星事業來説具有不可替代的戰略機會。
但這個機會，也意味着更多的困難。
翻過山峯之後，是另一座山
華為能夠在Mate 50系列這一代就能成功實現手機衞星通信，其實是遠超產業界早先預期的。
一方面是因為北斗三號剛剛建成兩年，而手機核心技術能力，比如通信能力的規劃週期，一般要提前兩代左右開始。換句話説，我們倒推一下時間表就會發現，早在北斗三號剛剛建成時，華為就必須馬上開始規劃、探索、實驗如何基於北斗體系完成手機通信。
所謂手機衞星通信，本質是將衞星當作通信的中繼設備。用户將通過衞星，完成與地面上其他通信設備的聯繫。這項技術聽起來簡單，但要真正實現卻要面對非常嚴峻的問題。在北斗三號翻越山嶺建成之後，華為開始探索基於北斗的手機衞星通信可能，面對的是另一座技術與工程的高山。
北斗三號系統的衞星運行軌道高度大約在3.6萬公里。而衞星越高，就意味着發射信號的傳輸損耗越大，地面發射的信號更加難以被衞星接收。相比來説，我們知道蘋果手機在今年也推出了衞星信息能力。但蘋果接入的是低軌道衞星。低軌道衞星（LEO）的軌道高度僅是高軌道（GEO）衞星的二十分之一，甚至八十分之一，其通信傳輸難度也隨之急劇下降。北斗作為衞星網絡中的後起之秀，還無法提供大量的中低軌道衞星羣。所以如何在北斗特性的基礎上完成通信信號的“高空攀登”，就成為擺在華為面前最關鍵的問題。
接下來，第二個問題也隨之展現：硬件功率過低。
高軌衞星傳輸的信號損耗很高，意味着地面設備必須以更強的功率進行信號發射。但手機輕薄的機身決定了其功率發射器件必須很小。解決手機功率太低，成為第二道必答題。
另外一個難題，在於智能手機的收發天線，相比專用終端增益低。
衞星電話能夠進行衞星通話的前提，是其內置了結構複雜、體積碩大的手法天線。但手機的天線設備不可能如此，這就導致天線收發帶來的增益很低。如何解決天線問題，也成了一大挑戰。
以技術，以時間，以跋涉
手機衞星通信是否有前景？當然有。是否有最快實現的必要？當然有。
在這個答案之下，所有的難關都必定被攻克。在Mate 50成功實現北斗通信之前，華為首先對一系列手機衞星通信的關鍵技術進行了攻關。構建了一套能夠滿足手機衞星通信需求的通信協議。其中包括全新的通信體制、協議棧和應用底層協議。可是説是從零開始，完整勾勒出了手機與北斗的聯接方案。
而通信協議只是第一步。接下來，華為就需要突破那些關鍵的挑戰。
面對硬件功率不足的問題，華為在Mate 50系列中全新設計了高性能硬件。其中包括高功率的PA、低損耗射頻鏈路，以及收發方向圖一致的天線設計。這些硬件能力的疊加下，可以有效提升手機的長距離通信功率，減少手機與衞星之間通信的信號損耗。確保手機衞星通信的精準、可靠。
另一方面，我們知道衞星的運行軌跡是固定的。如果手機天線能夠準確對準衞星，會讓信號傳輸有更好的效果。為此，華為專門在Mate 50系列中加入了專用的UX設計。通過專有的尋星引導UX，可以讓用户通過可視化的操作方式，更準確幫助手機確定衞星的位置，從而建立更準確的衞星聯接。
技術準備之後，還需要大量龐雜、繁瑣的功能性驗證工作。作為一項全新通信嘗試，沒有人知道能不能手機衞星通信的邊界在哪裏，其通信覆蓋能力究竟是怎樣的。尤其重要的是，手機衞星通信的使用場景往往是極端的天氣、環境條件中。因此功能驗證必須更加極端，更加富有耐心，才能確保手機衞星通信能夠肩負起它的重任。
為了驗證北斗手機衞星通信的可用性，華為的工程師們建立起了完整的測試、驗證閉環，構建了系統性的開發和驗證環境。通過尋星引導向模擬衞星發出信號，利用終端設備接收信號，建立起了包括“測試地面北斗衞星信號發射設備-北斗衞星信號接收設備-地面通信系統信息處理”在內的整套通信流程。這也是全球首個北斗三號端到端星地融合通信驗證系統。
在5月的西藏尼瑪縣。華為的研發測試人員要每天早晨迎着大雪，哈着白氣，測試北斗衞星消息功能。在被稱為人類禁區的可可西里，華為工程師們脱下防曬服，馬上換上羽絨服，依靠間接性吸氧來對抗高原反應，只有這樣才能保證持續測試北斗衞星消息。在烈日當空的秦嶺，測試人員登上3000米的澇峪八里坪秦嶺，在用8元一瓶的礦泉水奢侈地洗了一把臉後，測試北斗衞星消息功能。他們最終讓手機北斗通信能力，早於大眾期待成為現實，以技術，以時間，以跋涉。
這時距離1957年中國提出“要有自己的衞星”，已經六十五年過去了。中國科技，終於揭開了全球衞星通信史上新的大幕，在衞星產業的關鍵創新上世界領先。
這是一個關於與時間賽跑的故事，是一種關於遠大征程的浪漫。
又豈在朝朝暮暮
所有人都能看到，手機衞星通信絕不是一個小功能、小技術。頻譜資源註定有限，但人類的通信需求卻是無限擴張的。所有在某個時刻，人類通信將註定走入太空。
而華為能夠在業界率先實現衞星通信進入智能手機，讓手機具備真正意義上的通信無死角覆蓋。不僅在特殊行業、户外探險、應急求生等領域提供了不可替代的價值，更是對未來人類通信必然性的率先挖掘。每個時代，都需要有科學界、科技企業、工程團隊率先抵達未來。而這一次，前哨站裏是華為與北斗。
這一切，都不是一朝一夕的成功，而是一種中國科技特有的長期主義使然。我們願意在一件意義非凡的事情上投入全力，願意數十年如一日地為之奉獻，願意跋山涉來找尋答案。這是中國科技，或許也是北斗，是華為的浪漫主義——兩情若是久長時，又豈在朝朝暮暮。
這個故事依舊處在進行時。
在太空中，10月31日，長征五號B遙四火箭搭載着“夢天”實驗艙在海南文昌發射場成功發射。與“夢天”實驗艙一起升空的還有北斗短報文通信子系統。這意味着，北斗短報文通信首次在空間站上開展驗證，成為航天員與地面通信鏈路的全新保障。
北斗三號全面建成時，有記者採訪了時任北斗衞星導航系統總設計師助理、工程總體室主任的郭樹人。“這十年，您最大的欣慰是什麼？”郭樹人的答案是：“通過不計其數的計算、論證設計出的方案，終於得到肯定，取得統一意見。”
對於手機衞星通信技術，對於華為的工程師們來説，或許也是一樣的。不計其數的技術嘗試、工程性打磨、性能驗證，最終才能讓不可能成為可能。當信號穿越三萬米的距離，在星空與北斗三號相遇。金風玉露一相逢，便勝卻人間無數。
險阻終究可以被翻越，難題終究圍困不住時間。
哪怕天長地久，也要讓他成真；即使千難萬險，也要讓星光向你而來。
從北斗登天，到Mate落地，這是中國式的科技創新，也是中國式的星空浪漫。