【走近河北科技进步奖获奖者】小芯片连通大天地

　　长城网讯（记者 李代姣）在5月15日召开的河北省科学技术奖励大会上，“天通一号卫星移动通信系统终端核心芯片组及应用”被授予河北省科学技术进步奖一等奖。

　　“这是巨大的荣誉，也是对全体科研人员的激励，激励我们在卫星移动通信领域不断探索，坚定信念，打造‘中国芯’，为建设科技强国做出贡献。”该项目负责人、中国电子科技集团公司第五十四研究所卫星通信与广播电视专业部副主任王艳君接受记者采访时说。

　　小小的芯片组，凝结着研发团队五年艰苦攻关付出的无数心血，也见证了我国科研工作者打破国外卫星移动通信领域技术垄断和封锁，实现技术和产品完全自主可控的一段不平凡的历程。

通过连接吸附在汽车车顶上的卫星车载小天线，在车内利用卫星手机进行短信、话音或低速数据通信，实现“动中通”功能。中国电科五十四所 供图

　　信息安全不能受制于人

　　王艳君介绍，目前，我国主要应用的是地面移动通信系统，依靠广泛布设、数量众多的通信基站，实现广域覆盖，满足用户通信需求。但在沙漠、极地、高原、山区等极端环境下，地面移动通信系统无法覆盖或覆盖不足，且地震、洪水、暴雪等恶劣自然条件很容易导致电力中断。“这种情况下，通过人造卫星进行中继通信、可提供无盲区覆盖的卫星通信就成为唯一的通信手段。”

　　然而，多年来我国没有自主可控的卫星移动通信系统，国家海洋安全、森林安全、应急通信、抢险救灾等多个领域战略部署均需要依赖国外系统提供卫星移动通信服务，在信息安全和资源调配上受制于人。

　　王艳君清楚地记得，2008年汶川大地震后，地面移动通信系统全面瘫痪，只能依靠空投的卫星电话支持抗震救灾，但在抢险救灾的紧要关头，我国租用的国外卫星移动通信系统因其内部原因停止服务长达10多个小时，给现场救援带来了不利影响。鉴于此，2012年，国家立项进行天通一号卫星移动通信系统研制。

　　作为卫星移动通信产业的核心，芯片组的研制是天通一号系统研制的重中之重，是实现用户终端易用性和小型化的决定性因素，也是实现系统自主可控的核心环节。但与地面移动通信系统相比，受制于技术复杂度、系统总体建设成本、应用规模等因素，国内卫星通信终端专用芯片的研发和应用始终较少，长期以来，高性能的终端芯片组成为制约卫星通信系统建设、行业应用和产业化的主要瓶颈。

　　因此，在新一代宽带无线移动通信网国家科技重大专项支持下，中国电科五十四所和十三所成立了研究团队，开展了天通一号移动通信系统终端核心芯片组的技术攻关和产品研制工作。

在偏远森林地区，利用卫星便携终端进行视频回传通信，把现场采集到的视频数据通过卫星通信链路传送到地面指挥控制中心。中国电科五十四所 供图

　　自主创新攻克多个技术难关

　　项目立项时，我国在卫星移动通信领域尚处于起步阶段，国外企业在全球卫星移动通信领域的长期垄断及其对大量相关技术的严格控制和封锁措施使得我国在发展卫星移动通信事业时面临重重阻碍。

　　研制过程可供参考的公开资料内容有限，总体方案粗糙，技术细节阐述模糊，对开展相关研究指导作用非常有限，天通一号系统终端芯片的研发难度可想而知。

　　研制之初，研发团队走访了应急、水利、林业等卫星移动通信潜在用户，进行卫星移动通信终端核心芯片组的需求调研，同时，与地面移动通信主流芯片专家进行多次技术交流，充分借鉴了地面手机芯片的设计经验。

　　研制过程中，研究团队坚持自主创新，充分发挥在卫星通信和半导体集成电路领域的技术优势承担研制任务。经过长期探索，最终在芯片体系架构和关键技术等方面实现全方位突破。

　　“在系统架构上，研究团队结合卫星和地面融合的天地一体化技术发展和应用需求，提出了‘通导一体、天地多模’的芯片组设计思想，设计了融合卫星移动通信、地面移动通信和导航定位功能的基带处理，射频收发和2W、10W功放三型四款小型化芯片，实现了卫星、地面移动、北斗和GPS导航等综合功能。”王艳君说，该芯片组采用了高集成度设计，仅需少量外围芯片即可构成完整的卫星终端，单套芯片组就可支持功能型卫星手机的应用方式。

　　作为天通一号系统终端芯片组的“指挥控制中心”和“数据处理中枢”，基带处理芯片研发面临着多模式融合、小体积、低功耗、高扩展性等众多技术难题。为此，项目团队综合考虑基带芯片应用特点和设计需求，提出了“MCU+DSP+通用加速器+可编程逻辑”的异构多核基带芯片架构。并突破层层技术封锁，经过多次优化迭代，设计了支持资源动态组合、高扩展性的通用通信加速器，在单颗芯片内融合了卫星通信、地面移动通信、北斗和GPS导航定位功能，实现了基带芯片的“小芯片、大功能”。

　　此外，针对芯片中最关键、同时也是最具挑战性的低功耗设计难题，项目团队深入挖掘整理天通一号卫星移动通信处理流程的特点，设计了系统级低功耗信号处理算法，实现了SOC芯片待机功耗低于10mW这一关键的技术指标，为芯片后续的产业化推广和大规模应用奠定了坚实的技术基础。

　　“研制过程中，团队要不断面对各种技术挑战。就像爬山，刚翻过这一座山，下一座山就马上出现在眼前。但没有任何困难能够阻挡我们前行的道路，如果翻不过，就转换思路，凿一条路出来。”王艳君这样描述这段攻坚克难的研发之路。

　　让通信信号永不掉线

　　五年打磨，天通一号卫星移动通信系统终端核心芯片组如同利剑，打破了国外对卫星移动通信领域核心芯片技术的垄断，填补了我国卫星移动通信系统高端核心器件领域的空白。“它有效解决了制约我国空天地一体化产业发展的高端核心芯片供给难题，极大提高了我国卫星通信装备的小型化水平和设计制造能力，大幅提升了我国军事、应急减灾等领域的卫星通信保障和信息安全传输能力，对实现天通一号卫星移动通信产品的自主可控和产业化应用起到了决定性作用。”

　　目前，中国电科五十四所已与中兴物联、大唐永盛、海能达、小米等卫星移动通信领域的核心终端集成商建立了长期合作关系，并通过授权和技术转让的方式，将其核心芯片组和终端解决方案成功应用于40余家终端厂商的手持、便携，车载、船载等各类终端制造中，为众多卫星终端集成商的多个重要项目提供了芯片级、全方位终端级的解决方案和技术支撑，并初步形成了以卫星移动通信终端芯片为核心的产业生态，促进相关产业的健康发展。

　　基于该芯片组设计的10余款卫星终端产品，已经获得了工信部颁发的电信设备入网许可证，并成为应急通信、抢险救灾、野外勘探、远海航行、边防巡检、电力巡查、野外数据采集等应用场景下必不可少的通信保障手段，可在沙漠、高原、戈壁、极地、海洋等地面移动通信网络不能覆盖的区域和极端环境下，为用户提供全方位、全天候的话音、数据等卫星移动通信服务。

　　小芯片连通大天地。如今，天通一号正以中国自主技术和产品，保障我国通信安全、稳定，实现通信信号永不掉线。