我们为什么需要卫星通信_手机为何需要发展卫星通信

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手机为何需要发展卫星通信

自2020年起，每当举行华为终端产品发布会议，华为常务董事余承东均利用“遥遥领先”这个词来描述自家手机产品。现在，随着华为Mate60 Pro首次实现卫星通话功能，华为已在手机通信领域巩固了其“遥遥领先”的位置。与此相反，新推出的iPhone15系列仍然未实现卫星通话支持。

从技术角度来看，发展卫星通信面临的挑战是什么？地面的4G和5G基站已经普及城乡，我们为何仍然需要卫星通信功能？这种功能会在手机中广泛应用吗？

南方日报报记者 许隽

统筹 程鹏 魏楠

难以将天线整合进手机

卫星通信指的是通过天空中的通信卫星作为中继站，实现实时收发文本、语音等信息或者接听电话的功能。在海洋、森林、沙漠等地区，卫星通信非常有用。

实际上，在过去几年中，我国某些沿海地区，渔民出海时已经拥有“一人一部卫星手机”。然而，这类手机通常是体积庞大且沉重，顶部或侧面还配备一根像“大哥大”那样的天线。

如何让卫星电话变得更轻便、小巧？通信专业博士、中国科普作家协会会员张弛认为，有两个主要难题：一是缩小大容量电池的尺寸，二是将外置天线整合进手机。

这不是一件容易的事情。以天线为例，通常使用的手机由于考虑到电磁和辐射标准、功耗和内部空间等因素，其天线功率不高，信号传输距离通常只有几公里。而用于接收卫星通话信号的天通卫星则位于距地面3.6万公里的高度。

微弱的手机信号如何能够抵达遥远的卫星？在此之前，业界常见的做法是在信号上安装一个“放大器”，即卫星手机巨大的外置天线。

怎样才能将天线整合进手机，同时不会显著降低发射功率，影响功耗和其他性能呢？“这个问题背后的集成工作所涉及的工程难度和复杂度超乎想象。”华南理工大学电子与信息学院院长、集成电路学院院长薛泉说道。

8月底，华为推出了全球首款支持“天通卫星通话”的智能手机，无需外置天线，没有厚重的机身，仍然实现了直接连接卫星通话的功能。

“这是划时代的，许多人没想到。”张弛表示，有关民用手机卫星通话的理论研究始于2018年，但实现工业化尚属首次，“比业界预期的早了许多”。

尽管华为方面并未披露更多技术细节，但根据通信专家的分析，华为这次主要克服了大功率天线小型化的工程性难题。此外，还改进了内部部件堆叠工艺、零部件集成工艺，并针对散热、续航等方面进行了优化，平衡了功耗和卫星通话功能。

“从短信到通话是一个巨大的飞跃。”张弛还指出，与瞬发通信形式的短信相比，卫星通话的时间更长，对手机发射功率、信号传输损耗、天线等方面的考验更大，“如何在通话过程中保证信号不断线、数据不丢失，背后的技术进步巨大。”

“能在手机内集成天线实现卫星通信，这是一个综合科技的结果，包括了天线设计水平的提升、集成电路芯片设计水平的提升以及卫星天线技术和集成电路技术的提升。”薛泉表示。

卫星通信是一种“雪中送炭”

目前，我国4G和5G基站总数超过了900万座，已经遍布城乡。既然如此，我们为何还需要卫星通信？

“天上的卫星网络是一张大网，地面的移动通信网也是一张大网，将通信和导航两张大网融为一体，解决了信号服务覆盖的问题。”国际欧亚科学院院士、北京邮电大学教授邓中亮概述了卫星通信与地面通信“相辅相成”的关系。

地面通信基站的建设具有较强的局限性，统计显示，地面移动通信系统只覆盖了20%的陆地面积，仅占地球表面面积的大约6%。成本、地理环境、地质条件、气候等多个因素可能会限制基站的布局。

薛泉表示，如果将从1G到5G的发展视为通信网络自我升级、不断“锦上添花”的过程，那么卫星通信的出现就像“雪中送炭”，“在地面通信系统无法覆盖的地方，通过调动卫星提供即时、有效的通信资源”。

“目前，由天通卫星提供的语音通话仍然是低速的语音通话，在同一时间内能服务的用户数量也是有限的。”张弛告诉记

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