最近(jìn)，5G衛星通(tōng)信突然成為(wèi)了(le)一(y↓∞←∑ī)個(gè)熱(rè)門(mén)話(huà♦☆α♠)題，得(de)到(dào)了(le)業(yè)界的(de)>• §大(dà)量關注。首先，預計(jì)将于明(míng)年(n₽∞ián)上(shàng)半年(nián)定稿的(>₩£πde)更新版5G标準3GPP Release 17中，非地(dì)面通✘ ×∑(tōng)信網絡（Non-Terrestrial Networks，NTN∏σ）将會(huì)正式成為(wèi)一(yī)個(gè)新∏​®的(de)組成部分(fēn)。非地(dì)面通(tōng)信網絡指的(de≈∞£•)主要(yào)就(jiù)是(shì)經由衛星與地(dì)面進行(xí₩∑ng)通(tōng)信的(de)網絡。事(shì)實上(shàng)，$←非地(dì)面通(tōng)信網絡早在3GPP Release 15就(j  ₩iù)開(kāi)始研究，而最終在3GPP Release 17中加入了(l>÷e)支持衛星通(tōng)信的(de)非地(dì)面通(tōφ✘←₽ng)信網絡。這(zhè)對(duì)于衛星通(tōng)信的(de≥¶)推廣來(lái)說(shuō)是(shì)一(yī)個"≥Ω(gè)重要(yào)的(de)裡(lǐ)程碑。

除此之外(wài)，衛星通(tōng)信公司GlobalStar↑≈↔↔，3GPP，高(gāo)通(tōng)以及蘋果在iP∞β$hone 13中加入衛星通(tōng)信支持的( ¥de)傳聞更是(shì)在最近(jìn)​&∏≥把5G衛星通(tōng)信推到(dào)了(le)φ↔風(fēng)口浪尖。故事(shì)的(de)來(lái)龍去'✘(qù)脈是(shì)這(zhè)樣的(de)：G♥€ εlobalStart是(shì)一(yī)家(jiā)從(cóng)事(shì∞πφ)衛星通(tōng)信的(de)老(lǎo)牌公司，在該行(xí¥✘ng)業(yè)已經有(yǒu)多(duō)α¥σ年(nián)的(de)曆史，目前已經擁有(yǒu)一(π≥​yī)個(gè)自(zì)己的(de)衛星網絡。該衛星網絡↔π的(de)主要(yào)業(yè)務之一(yī)是(shì)與地(dì)₽ 面通(tōng)過衛星電(diàn)話(huà)通(tōng)信，其★¥通(tōng)信系統使用(yòng)的(de)通(tōng)信頻(pín)₽¥段上(shàng)行(xíng)使用(yòng)的(de)是÷•(shì)1.6 GHz的(de)L-band，而下(xià)行(xíng)則♠£是(shì)在2.4835-2.495 GHz頻(pín)段（該頻(Ω★pín)段為(wèi)GlobalStar所擁有(ε&×yǒu)）。

在去(qù)年(nián)年(nián)底，3GPP将2.4835 €↓β- 2.495 GHz加入了(le)5G頻(pín)段，稱之為(w₹≈"èi)n53頻(pín)段。結合3GPP将在Release 17中發布的(de↑→☆≠)非地(dì)面通(tōng)信網絡部分(fēn)，這(zhè)意味著(zh¥£e)可(kě)以使用(yòng)n53頻(pín)段₹$與GlobalStar的(de)衛星網絡做​≤♦‍(zuò)5G通(tōng)信，當然另一(yī)種使用(yò★π¥♣ng)n53的(de)方法是(shì)從←εδ∏(cóng)GlobalStar處授權使用(yòng)n53頻(pín₹♥≤ )段，并将它使用(yòng)在地(dì)面通(tōng)信（即使用(yòng)≥∏↔'n53頻(pín)段做(zuò)非衛星通(tōng)信）。

在今年(nián)年(nián)初，高(gāo)通(tōng)&∏發布的(de)X65 modem宣布支持★₹ n53頻(pín)段，而在最近(jìn)剛發布的(de)iPΩσhone 13中，蘋果使用(yòng)了(le)高×<∏∑(gāo)通(tōng)的(de)X65 modem。這(zhè₩≠♠®)幾件(jiàn)事(shì)結合在一(yī)≥ 起，便傳出了(le)iPhone 13将支持衛星通(tōng)信的( σ>λde)傳聞。而随著(zhe)最近(jìn)蘋果新品發布會(huì)的(de‌∑)召開(kāi)，iPhone 13支持衛星通(tōn ∞£‍g)信的(de)傳聞基本得(de)到(dào♥&€≤)了(le)證僞。

事(shì)實上(shàng)，即使蘋果選擇>¶←使用(yòng)高(gāo)通(tōng)Ω₩₹X65 modem中對(duì)n53頻(pí∏✔>n)段的(de)支持去(qù)和(hé)GlobalStar的(de)©×β衛星網絡去(qù)做(zuò)衛星通(tε≤ōng)信，由于n53頻(pín)段僅僅是(shì)該網絡的(de)下(↔♦xià)行(xíng)頻(pín)段，因此為(wèi)了(≤✘le)實現(xiàn)雙向衛星通(tōng)信還®¥♦↑(hái)需要(yào)加入對(duì)于L-baσβ♣×nd的(de)支持，而對(duì)于L-λ₽band的(de)支持并沒有(yǒu)得(≤☆✘λde)到(dào)高(gāo)通(tōng)的(de)官方确認；此外(wài)α≥€≈衛星通(tōng)信對(duì)于射頻(pín)前端也(£¥Ωyě)有(yǒu)獨特的(de)需求（包括天線，射→δ頻(pín)前端模組等等），并不(bù)是(shì)有(yǒu)moφσ≈★dem支持頻(pín)段就(jiù)足夠，而天線和($÷hé)新的(de)射頻(pín)前端模組會(huì)對(duì)于手機 ☆(jī)設備的(de)形狀和(hé)成本等都(dōu)帶來(l←&±ái)不(bù)小(xiǎo)的(de)影(yǐng)響，因此從(cóng)目↑÷前來(lái)看(kàn)蘋果并不(bù)打算(su≥€¥→àn)支持衛星通(tōng)信也(yě)是(shì)合情合理(π•↓£lǐ)。

蘋果iPhone 13不(bù)支持衛星通(tōng)信并不(bù₹✘)代表大(dà)規模衛星通(tōng)信商用(yòng)還(hái₩"∑)很(hěn)遙遠(yuǎn)。事(shì)實∑λ上(shàng)，随著(zhe)衛星通(tōng)信進入5G新一(yī) φ版本的(de)标準，以及相(xiàng)關技(jì)術(shù)"€≥的(de)成熟，我們有(yǒu)機(jī∑♥↑β)會(huì)在幾年(nián)內(nèi)看(kàn)到(dào§∏∞÷)5G+衛星通(tōng)信網絡的(de)真正大(dà)規模推廣。

5G衛星通(tōng)信的(de)應用(yòng)前景

我們首先來(lái)看(kàn)一(yī)下(xià)5G衛星通¥∏ (tōng)信的(de)優勢和(hé)限制(zhì)。這∏₹ε∞(zhè)裡(lǐ)的(de)衛星通(tōng)信主要(yào)指地(≥♥dì)面和(hé)衛星做(zuò)雙向通(tōng)信，而非‌ε像GPS或者北(běi)鬥這(zhè)樣的(₽$de)衛星單方面給地(dì)面廣播信号。衛星通(tōng)信的(d↔£←>e)主要(yào)優勢在于覆蓋面廣，基本無需地(dì)面基建（€♣基站(zhàn)）支持。與傳統地(dì)面無線網絡通(tōng)信需要‌‍♠(yào)首先建設基站(zhàn)覆蓋不(bù)同，衛星通(tōng)信λ÷∏π（主要(yào)是(shì)低(dī)軌衛星LEO）的(₩§♦∏de)覆蓋範圍基本覆蓋全球，而且無需實現(xiàn)建設基↕α站(zhàn)，因此目前5G之外(wài)的(de)傳統 ↓衛星通(tōng)信主要(yào)的(de)應用(yòng)場>§≥(chǎng)景就(jiù)是(shì)海(hǎi)洋，空(kōng)中 φ∞☆等無法建設基站(zhàn)的(de)地(dì)方的(de)通(tō•≠ng)信（例如(rú)海(hǎi)事(shì)電(diàn)話(huà)←φ≤等）。

而衛星通(tōng)信的(de)主要(yào) →限制(zhì)就(jiù)在于其信道(dào)容量有(yǒε↑u)限。衛星與地(dì)面的(de)雙向通(tōn₩©↑g)信中，由于地(dì)面設備和(hé)衛星之間(ji★↓ān)的(de)距離(lí)很(hěn)遠(yuǎn)，因此無線信号的(de> &φ)損耗很(hěn)大(dà)，換句話(huà)說€‍(shuō)通(tōng)信的(de)信噪比很(hěn)低(dī)，而¥σ£α根據信息論中的(de)基礎香農(nóng)公式，通(t‍σ≤ōng)信的(de)信道(dào)容量決定♦∏∏ 于信噪比，因此，這(zhè)決定了(le)衛星通(tōng)↑σ 信的(de)信道(dào)容量較低(dī)。衛星通(tōng)信的(de)信↔'÷'道(dào)容量低(dī)就(jiù)意味著(♦‌™zhe)無法給多(duō)位用(yòng)戶同時(shí)提供高(gāoλ★≤>)速通(tōng)信，例如(rú)如(rú)果使用(y☆♦òng)n53+L-band，在許多(duΩ>ō)設備同時(shí)連接的(de)情況下₽↑α(xià)，通(tōng)信碼率估計(jì)在1-10kB/s左右。÷∑☆↑

根據上(shàng)面的(de)分(fēn)析 $，我們認為(wèi)5G衛星通(tōng)信對(dσ ♠★uì)于個(gè)人(rén)用(yòng)戶的(de)最直接應用(yòng)↕↕≠ 就(jiù)是(shì)在基站(zhàn)無法覆蓋到( Ω∏σdào)的(de)地(dì)方的(de)×γσ通(tōng)信。這(zhè)首先包括在一(yī)×¥±些(xiē)較為(wèi)偏遠(yuǎn)的(de)地(dì)區(qū)（£γ例如(rú)未充分(fēn)開(kāi)發的(↓¶​☆de)風(fēng)景區(qū)，或者海(hǎi)上(shàng)）的(de"σ)通(tōng)信，事(shì)實上(shàng)目前不(bù)少( ∞‌∑shǎo)戶外(wài)愛(ài)好(hǎo)者對(d>€uì)于與智能(néng)設備能(néng)直接集Ω≥&≥成的(de)衛星應急通(tōng)信是(shì)有(yǒu)需求的∞∑♠(de)。這(zhè)類應急通(tōng)信對(duì)δ>于通(tōng)信速度的(de)需求不(bù)高(gāo)>∏，因此5G衛星通(tōng)信應當可(kě)以滿足需求。此外(wà✘¥↑&i)，5G衛星通(tōng)信對(duì)于航班上(shàng)的(de)&¶通(tōng)信也(yě)是(shì)一(yī)個(gè)應用(yònλ g)點。目前，不(bù)少(shǎo)航€"®班已經提供了(le)WiFi服務，其中衛星通(​±∏≈tōng)信就(jiù)是(shì)航班上(shàng)WiFi的(de)↑÷重要(yào)組成部分(fēn)。未來(lái)随著(zhe$$≠₹)5G衛星通(tōng)信的(de)發展，在航班上(sh≠ ≤àng)個(gè)人(rén)用(yòng)↓€δ戶可(kě)能(néng)可(kě)以通(tōng)過使用•‍(yòng)不(bù)幹擾飛(fēi)機(jī)飛₽§✘Ω(fēi)行(xíng)的(de)頻(pín)段直接使‌φε用(yòng)5G衛星通(tōng)信，而無需再使用(yòng)飛(→≈fēi)機(jī)上(shàng)提供的(de)Wiε‌ΩFi。

除了(le)個(gè)人(rén)用(yòφ∏&‍ng)戶之外(wài)，物(wù)聯網也(yě)是(shì)5Gφ&衛星通(tōng)信的(de)重要(yào)應用(yòng)方向之一¥•(yī)，事(shì)實上(shàng)在3GPP Release 17¶₽→中，用(yòng)于物(wù)聯網的(de)衛星通(tōng)信是(shì)一©↑÷σ(yī)個(gè)重要(yào)研究課題。物(wù)聯網應用(yòng)中，¶♦‍γ許多(duō)時(shí)候聯網的(de)場(chǎng)景處于基站(zh↔ àn)未覆蓋對(duì)的(de)區(qū)域（例如(rú)海(hǎi)上∑✔∏(shàng)作(zuò)業(yè)，新開(kāi)發的(de)農(n÷φ>óng)業(yè)區(qū)，野外(wài)的(de)動物(w±↕♠$ù)保護區(qū)等等），這(zhè)個(gè)時(✔↔♦ shí)候使用(yòng)衛星通(tōng)信将能(n®×÷©éng)最大(dà)程度上(shàng)地(dì)提高(gāo✔π)物(wù)聯網覆蓋範圍，而無需擔心基站(zhàn)建設。對(du☆σ←∞ì)于物(wù)聯網應用(yòng)來(∞↑lái)說(shuō)，由于其通(tōng)信速率本來(lái)就(j​<₩iù)很(hěn)低(dī)，因此目前衛星通(tōng)信♣₹的(de)速度基本就(jiù)能(néng)滿♦ ↕足應用(yòng)。主要(yào)的(de)問(ε§$‌wèn)題在于如(rú)何降低(dī)成本，這(zhè)既包括了(le)在衛•δ 星網絡端如(rú)何降低(dī)接入費(fèi)用(yò®βλ↑ng)，也(yě)包括了(le)如(rú)何降低(dī)地(dì)£₩面收發設備的(de)天線、芯片和(hé)電(diàn)池成本等。

5G衛星通(tōng)信給半導體(tǐ)行(xíng)業(y>&è)帶來(lái)的(de)機(jī)會✘α¥(huì)

如(rú)前所述，5G衛星通(tōng)信市(shì)場(chǎng)→π一(yī)旦打開(kāi)，會(huì)給半導體(tǐ)行(xíng)✘​β 業(yè)帶來(lái)新的(de)增量市(shσ♣↕ì)場(chǎng)機(jī)會(huì)。

一(yī)旦5G衛星通(tōng)信逐漸成為(w≥π✔èi)主流，我們認為(wèi)最主要(yào)的(de)半導體(tǐ)增​‌量市(shì)場(chǎng)在于射頻(pín)前端部分(fēn)$ 。為(wèi)了(le)确保上(shàng)行(xí≠₽≈↑ng)通(tōng)信能(néng)夠成功，我們估計(jì)☆&γ用(yòng)于5G衛星通(tōng)信的(de)端側發射功率要(yà↑¶α&o)遠(yuǎn)大(dà)于其他(tā)通(tō$©ng)信，因此這(zhè)對(duì)于功放(fàn¶≥g)提出了(le)新的(de)要(yào)求，有(yǒu)可(kě)能(♠£≈®néng)會(huì)需要(yào)單獨的(de)功放(fàng)。而在<₽∞下(xià)行(xíng)鏈路(lù)，由于衛星通(tōng)信的(d$€e)信号損耗很(hěn)大(dà)，因此對(d€∏πuì)于射頻(pín)端信噪比的(de) ™要(yào)求很(hěn)高(gāo)，希望射頻(pín)電₽<(diàn)路(lù)端引入的(de)額外(wài)噪聲越低(dī)越好(hǎ♥₩o)。因此，用(yòng)于5G衛星通(tōng)信↕↔←™的(de)接收端射頻(pín)前端（LNA，射頻(pín☆•σ )開(kāi)關等）有(yǒu)可(kě)能(néng)需要(y★♣δ¶ào)特别設計(jì)，而且在射頻(pín)SoC裡(lǐ)可(α¥kě)能(néng)也(yě)需要(yào)特殊處理(lǐεπσ )。由于對(duì)于發射功率和(hé)信噪比的(de)要(yào←Ω±§)求，5G衛星通(tōng)信的(de)天線很(hěn)→↓可(kě)能(néng)也(yě)需要(yào)專門(mén)★↕✔設計(jì)，如(rú)果想和(hé)其他(tā)頻(pín)帶使用(yò♣≤ng)同一(yī)個(gè)天線的(de)話(huà)可(kě×‍φ)能(néng)會(huì)對(duì)設計(jì)帶來(lα♥₹★ái)不(bù)少(shǎo)挑戰。

與之相(xiàng)對(duì)地(dì)，5G衛星的(de)基帶處理  (lǐ)部分(fēn)可(kě)能(néng)♥λ÷會(huì)較為(wèi)簡單一(yī)些(xiē)，因此很€©←‍(hěn)可(kě)能(néng)使用(yò≠↑ng)現(xiàn)有(yǒu)的(de)5G基帶在軟件(ji‌ φ àn)上(shàng)做(zuò)一(yī)些(xiē)調$≈×÷整就(jiù)能(néng)提供支持。

基于此，我們認為(wèi)如(rú)果5G衛星通(tōng)信能(nδ<α≠éng)真正得(de)到(dào)推廣，中國(guó)的(de)半導 •體(tǐ)公司應該有(yǒu)不(bù)少↕™(shǎo)機(jī)會(huì)。總結來(l​σái)說(shuō)，5G衛星通(tōng)信由于鏈路(lù)損耗γ€®較大(dà)，因此可(kě)望使用(yòng)較為(wèi)£♣簡單的(de)調制(zhì)方法，對(duì)于上(shàng)行↔‌&>(xíng)鏈路(lù)來(lái)說(shuō)，需要(yào)高(gā£φ​o)輸出功率的(de)功放(fàng)，但(dàn)是(δ€¥shì)對(duì)于線性度的(de)需求未必很(hěn)高(g™¶āo)；對(duì)于下(xià)行(xín≥>g)鏈路(lù)來(lái)說(shuō)，對(duì)于信噪比有♥©₹↑(yǒu)較高(gāo)需求；對(duì)于上(s€≥"≠hàng)下(xià)行(xíng)鏈路(lù)來(lái)說>"σ≤(shuō)，都(dōu)需要(yào)特别設計(jì)的(de)天線，&₽•對(duì)于天線增益可(kě)能(néng)有(yǒu)要(yào♥÷​)求。結合這(zhè)些(xiē)特點來(lái)看(kàn)，5G衛星通(Ω¥tōng)信的(de)射頻(pín)前端設計(jì↑ ")雖然有(yǒu)一(yī)定難度和(hé)門(mén)檻，其中中國(β∏guó)芯片公司可(kě)能(néng)的(de)第♦α一(yī)個(gè)突破點是(shì)功放(fàng)部分(fēn)，因ε '€為(wèi)5G衛星通(tōng)信的(de)調制(zhì)可(¶> kě)能(néng)比較簡單；之後，在前端的(de)開(kāi↕₽)關乃至濾波器(qì)對(duì)于中國(gu&™↕αó)的(de)芯片公司來(lái)說(shuō) π&"也(yě)非高(gāo)不(bù)可(kě)攀。希λ↕望在未來(lái)，我們能(néng)看(kàn)到<∑(dào)中國(guó)芯片公司活躍在5G衛星'✔✘ 通(tōng)信的(de)芯片市(shì)場(chǎng)上(shàng)∏₹，成為(wèi)一(yī)股不(bù)可(kě)忽視(shì)的'σ∞←(de)力量。