從北斗到Mate 50：星空中的中國式浪漫

中國，距離衛星有多遠?

1957年10月，蘇聯“斯普特尼克一號”人造衛星成功升入太空。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衛星研究。彼時的中國人，才剛剛看到人造衛星的價值。距離真正發射一顆衛星，還有很遠的路要走;距離在衛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衛星預研計劃。1965年正式啟動研製，最終在1970年4月24日於酒泉衛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，最終實現了衛星通訊能力與智慧手機結合。華為Mate50就此成為全球首款支援北斗衛星訊息的智慧手機，而中國科技也在衛星通訊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，把與衛星之間的距離無限縮短。

從東方紅升空，到歷經二十餘年的北斗建設，再到Mate 50成為全球首款支援北斗衛星訊息的智慧手機。如果給整個故事加個關鍵詞，我能想到的第一個詞是：浪漫。

衛星登天，通訊落地，在這場漫長的探索裡，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，而是一群人又一群人的接力與跋涉，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，我們有機會了解到Mate 50系列完成手機衛星通訊背後的故事。就像東方紅、北斗的故事一樣，這段故事裡也充盈著那種心懷星空，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，衛星的故事，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。

這封情書裡寫著：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，中國衛星的全球時代

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衛星，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。

如果說，東方紅完成了中國人造衛星從無到有的變局。那麼歷經二十餘年發展的北斗體系，則成功將中國衛星事業推進到了全球時代。

2020年6月23日，隨著西昌衛星發射中心將一枚“長三乙”運載火箭發射升空，北斗衛星導航系統的第55顆衛星成功進入軌道。這標誌著北斗三號最後一顆全球組網衛星就位，北斗三號部署比原計劃提前半年順利完成。

從1994年開始啟動北斗一號工程算起，到北斗三號全面完成共用了二十六年。毫不誇張地說，這其間北斗人克服了千難萬險，經歷了千辛萬苦。按照北斗系統的發展規劃，北斗一號實現服務中國，二號實現服務亞太。而北斗三號的落成，則標準北斗系統具有了服務全球的能力。進入新時代、新階段的北斗，面臨著一個全新問題：全球時代的中國衛星，應該如何縮短與其他具有先發優勢系統的差距，塑造自己的差異化價值?

手機衛星通訊的戰略意義，就在這個節點上浮現了出來。在目前階段，手機衛星定位已經成為了通用能力，但衛星的另一項關鍵價值衛星通訊，則還無法與大眾生活、生產進行緊密聯接。另一層面看，空天地一體化的通訊網路，幾乎已經確定是6G時代的發展方向。將北斗納入6G探索，對於中國衛星事業來說具有不可替代的戰略機會。

但這個機會，也意味著更多的困難。

翻過山峰之後，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衛星通訊，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，比如通訊能力的規劃週期，一般要提前兩代左右開始。換句話說，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訊。

所謂手機衛星通訊，本質是將衛星當作通訊的中繼裝置。使用者將透過衛星，完成與地面上其他通訊裝置的聯絡。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衛星通訊可能，面對的是另一座技術與工程的高山。

首先，第一個問題就是衛星太高了。

北斗三號系統的衛星執行軌道高度大約在3.6萬公里。而衛星越高，就意味著發射訊號的傳輸損耗越大，地面發射的訊號更加難以被衛星接收。相比來說，我們知道蘋果手機在今年也推出了衛星資訊能力。但蘋果接入的是低軌道衛星。低軌道衛星(LEO)的軌道高度僅是高軌道(GEO)衛星的二十分之一，甚至八十分之一，其通訊傳輸難度也隨之急劇下降。北斗作為衛星網路中的後起之秀，還無法提供大量的中低軌道衛星群。所以如何在北斗特性的基礎上完成通訊訊號的“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：硬體功率過低。

高軌衛星傳輸的訊號損耗很高，意味著地面裝置必須以更強的功率進行訊號發射。但手機輕薄的機身決定了其功率發的射器件必須很小。解決手機功率太低，成為第二道必答題。

另外一個難題，在於智慧手機的收發天線，相比專用終端增益低。

衛星電話能夠進行衛星通話的前提，是其內建了結構複雜、體積碩大的手法天線。但手機的天線裝置不可能如此，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

手機衛星通訊是否有前景?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成功實現北斗通訊之前，華為首先對一系列手機衛星通訊的關鍵技術進行了攻關。構建了一套能夠滿足手機衛星通訊需求的通訊協議。其中包括全新的通訊體制、協議棧和應用底層協議。可是說是從零開始，完整勾勒出了手機與北斗的聯接方案。

而通訊協議只是第一步。接下來，華為就需要突破那些關鍵的挑戰。

面對硬體功率不足的問題，華為在Mate 50系列中全新設計了高效能硬體。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。這些硬體能力的疊加下，可以有效提升手機的長距離通訊功率，減少手機與衛星之間通訊的訊號損耗。確保手機衛星通訊的精準、可靠。

在硬體層面的效能提升基礎上，為了進一步解決手機通訊增益不足的問題。華為專門設計了全新的編解碼演算法，引入了高增益的Polar編碼方案。從而可以降低衛星訊號傳輸過程中的干擾和噪聲，提升訊號解位元速率。新的高增益演算法，可以讓訊號更加聚焦，減少在傳輸過程中的發散，最終確保訊號直達北斗。

另一方面，我們知道衛星的執行軌跡是固定的。如果手機天線能夠準確對準衛星，會讓訊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。透過專有的尋星引導UX，可以讓使用者透過視覺化的操作方式，更準確幫助手機確定衛星的位置，從而建立更準確的衛星聯接。

技術準備之後，還需要大量龐雜、繁瑣的功能性驗證工作。作為一項全新通訊嘗試，沒有人知道能不能手機衛星通訊的邊界在哪裡，其通訊覆蓋能力究竟是怎樣的。尤其重要的是，手機衛星通訊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，才能確保手機衛星通訊能夠肩負起它的重任。

為了驗證北斗手機衛星通訊的可用性，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。透過尋星引導向模擬衛星發出訊號，利用終端裝置接收訊號，建立起了包括“測試地面北斗衛星訊號發射裝置-北斗衛星訊號接收裝置-地面通訊系統資訊處理”在內的整套通訊流程。這也是全球首個北斗三號端到端星地融合通訊驗證系統。

經歷了18個月的外場測試，踏遍了31個省。進入過無人區，穿越過戈壁沙漠、高山叢林、江海湖泊、草原盆地。最終，華為的工程師們將可靠、可信的手機衛星通訊能力，透過Mate 50獻給了使用者。

在5月的西藏尼瑪縣。華為的研發測試人員要每天早晨迎著大雪，哈著白氣，測試北斗衛星訊息功能。在被稱為人類禁區的可可西里，華為工程師們脫下防曬服，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衛星訊息。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，測試北斗衛星訊息功能。他們最終讓手機北斗通訊能力，早於大眾期待成為現實，以技術，以時間，以跋涉。

從2019年12月立項，到2020年4月完成可行性分析，再到2021年2月完成實驗室聯接。歷時15個月，華為工程師成功發出了第一條北斗衛星訊息。上面寫著：星辰大海，縱橫相依。搖搖星光，向你而來。

這時距離1957年中國提出“要有自己的衛星”，已經六十五年過去了。中國科技，終於揭開了全球衛星通訊史上新的大幕，在衛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，手機衛星通訊絕不是一個小功能、小技術。頻譜資源註定有限，但人類的通訊需求卻是無限擴張的。所有在某個時刻，人類通訊將註定走入太空。

而華為能夠在業界率先實現衛星通訊進入智慧手機，讓手機具備真正意義上的通訊無死角覆蓋。不僅在特殊行業、戶外探險、應急求生等領域提供了不可替代的價值，更是對未來人類通訊必然性的率先挖掘。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，前哨站裡是華為與北斗。

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遙四火箭搭載著“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訊子系統。這意味著，北斗短報文通訊首次在空間站上開展驗證，成為航天員與地面通訊鏈路的全新保障。

而在大地上，華為開發者大會2022上，華為宣佈HUAWEI Mate Xs 2北斗衛星訊息功能正式開啟眾測，HUAWEI Mate Xs 2成為全球首款支援衛星訊息的摺疊屏手機。這意味著，北斗衛星訊息必然將在未來更多華為手機中登場，並且不斷成長。同時也意味著摺疊屏與衛星通訊，這兩項頗具未來感的技術開始交織，醞釀新的化學反應。華為不懈創新的精神，正像以往一樣，擴充著手機衛星通訊、摺疊屏，乃至更多技術與產業的邊界。引領手機行業走向星空深處、6G時代的無限可能性，為行業未來的技術升級之路鋪就基石。

北斗三號全面建成時，有記者採訪了時任北斗衛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：“透過不計其數的計算、論證設計出的方案，終於得到肯定，取得統一意見。”

對於手機衛星通訊技術，對於華為的工程師們來說，或許也是一樣的。不計其數的技術嘗試、工程性打磨、效能驗證，最終才能讓不可能成為可能。當訊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。