北斗二代射频芯片产业化及兼容成趋势

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  全球卫星定位系统不仅仅是系统上的竞争,更是应用与服务市场的竞争。北斗系统除了要在技术上要有明显的突破和创新的同时,一定要在产业应用与服务发展整体策略上有所创新。

  近日,中国第四颗北斗二代导航卫星送入太空预定轨道,标志着北斗卫星导航系统组网建设又迈出重要一步。这被国外媒体解读为中国导航系统对伽利略系统的完胜、对美国GPS的挑战。目前我国北斗二代卫星导航系统正按照“三步走”发展战略稳步推进,到2012年将覆盖亚太区域,到2020年将覆盖全球。北斗卫星导航系统研制正处于第二步的关键阶段,正在向第三步迈进,我国卫星导航产业将迎来新的曙光。

  传承中有突破

  目前在全球卫星定位系统中,有美国的GPS系统、欧盟的伽利略系统、俄罗斯的格洛纳斯系统和中国北斗二代系统等。卫星导航定位服务面临巨大的发展机遇和空间,是航天大国争相发展的空间应用领域。为提高导航定位精度和抗干扰能力,美国正在致力于发展新一代的GPS,俄罗斯也在更新格洛纳斯系统,欧盟也在升级伽利略导航定位系统,我国北斗二代系统加快组网是必然选择。

  我国北斗二代导航卫星是建立在北斗一代区域卫星导航系统基础上的。中国在2000年和2003年先后发射了3颗“北斗”静止轨道试验导航卫星,组成了北斗一代区域卫星导航系统。该系统具备在中国及其周边地区范围内的定位、授时、报文和GPS功能,已成功应用于测绘、电信、渔业、国家安全等领域,产生了诸多显著的经济效益和社会效益。而中国即将建立的北斗二代系统主要提供定位功能,其无论是导航方式还是覆盖范围上和其他全球卫星定位系统非常类似。在未来的若干年内,北斗二代系统与包括GPS、格洛纳斯和伽利略在内的其他GNSS系统构成既竞争又互补的局面。

  “在设计上,北斗二代射频芯片设计要北斗一代芯片要简单一些,因为北斗一代终端需要收发功能,而北斗二代终端只需定位功能即可。”北京广嘉创业电子技术有限公司销售经理陈槐接受《中国电子报》记者专访时指出,“北斗二代终端如果只提供定位功能,就不需要功放;如其需要支持通信、授时等功能,则加上北斗一代功放即可。”西安华讯微电子有限公司董事长周文益告诉《中国电子报》记者,北斗二代与一代从频点到卫星定位方式都不一样,如果要将北斗一代和二代集成到一起,那么射频芯片必须是两路,且有发射功能,基带的设计在算法和架构上都要改动很大。

  芯片产业化进程加快

  目前在全球卫星定位系统中使用范围最广的就是美国的GPS。GPS经过多年的发展,其产业链已然完备。在芯片领域,有实力强劲的SiRF(已被 CSR收购)、高通、英飞凌、索尼、意法半导体、Trimble(已被博通收购)等;在GPS模块领域,有Trimble、摩托罗拉、Rockwell、 Garmin等;而终端厂家商更是拥趸无数。北斗二代系统作为“后起之秀”,产业化进程还需着力推进。

  目前国内有几家企业已涉足北斗二代射频芯片的研发,如北京广嘉、西安华讯等,北斗二代基带芯片参与者众多,包括上海复控华龙、和芯星通、北京星桥通、泰斗以及西安华讯等等。陈槐表示,广嘉北斗一代模块的出货量一年在几千套左右,北斗二代射频芯片已开发出来。

  周文益表示,华讯开发的北斗二代射频芯片已经基本成熟,基带方面已经调试成功,芯片今年即可完成。

  “北斗终端在天线、芯片和模块方面在明年底之前会比较成熟,其产业化进程取决于卫星组网是否完备、国家的政策支持是否到位、大规模市场是否同步起来。”周文益指出,“北斗系统由于受到GPS低价格、高性能的影响,其应用首先会从行业市场、关系国家安全的市场得到普及,在大众化市场应用需要解决兼容系统低成本、低功耗、高性能的一系列问题,解决这些问题需要同时从技术的角度、市场的要求出发。”

  中国全球定位系统技术应用协会咨询中心主任曹冲指出,这不仅仅是系统上的竞争,更是应用与服务市场的竞争。北斗系统除了要在技术上要有明显的突破和创新的同时,一定要在产业应用与服务发展整体策略上有所创新。

  北斗二代终端在硬件方面已然起步,电子地图业如何跟进?电子地图北京超图软件股份有限公司导航软件事业部销售总监曹宇提到,对于产业链上游的软件、数据厂商来说,应用哪个导航系统都影响不大。在软件层面,北斗一代和二代基本没有什么区别,主要是在协议接口方面做些调整。如果北斗二代民用电子地图的标准出来后,软件厂商只需要几个月的时间就能做出适用于新标准地图的软件。

  而发展北斗二代终端不需“白手起家”,与北斗一代结合拓展应用空间、提供增值服务等都是对策。北京北斗星通导航技术股份有限公司董事、海南北斗星通信息服务有限公司董事长赵耀升表示,北斗星通就是通过提供产品、开发系统应用、提供运营服务的综合优势来推动北斗系统在多个领域的应用,促进产业化。另外,借用GPS发展起来的经验、技术和渠道更可“借力使力”。周文益表示,未来华讯推进产业化的思路是先是行业和涉及国家安全应用,在大众化应用方面将借助于目前GPS的渠道来推进。

  多模设计实现兼容

  目前中国已明确了在对于涉及国家经济、公共安全的重要行业领域,必须逐步过渡到采用北斗卫星导航兼容其他卫星导航系统的服务体制。赵耀升在接受《中国电子报》记者专访时表示,这是出于政治、安全的因素,因多系统的保障能力更强。在兼容其他卫星导航系统时,技术上不存在太大的问题,主要是进行 GPS和北斗基带芯片、射频芯片的集成,通过芯片化将复杂的器件和软件集成,国内不少企业和研究院所已在开展此方面的研究和开发。但目前北斗卫星组网还没有完成,系统体制还没有发展起来,只有到北斗卫星组网成功,应用发展起来了,实现广泛的兼容性才具现实性。

  周文益表示,国外的系统在涉及国家安全因素时都是不可靠的,兼容是一大趋势。而兼容其他卫星体系,第一需要从卫星的频点和数据码开始,做到可以互操作;第二就是从接收机的角度出发,从天线、射频芯片、基带芯片的设计都要做到兼容。比如,射频芯片如果要兼容GPS和北斗二代,在一个芯片中,就需要几个通道并行接收;而基带芯片要做到兼容其工作量更大,从设计架构、算法、CPU选择、联合解算等都要改变。陈槐表示,在进行双模式多模设计时,还要解决频点相互干扰的问题,这一问题可通过分腔屏蔽和增加滤波器来解决,广嘉在设计时同时采用这两个方案。可喜的是,泰斗公司前不久展示了其导腾2号北斗 /GPS组合导航数字基带芯片TD1002,实现了北斗和GPS双重导航系统的自动识别和切换。

  中国经济处于重构时期,从长远来看,还是技术和国家实力在决定太空中的话语权。北斗二代的后发优势可以使它超越一些GPS经历的阶段,但这还需要更多的成长时间。

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