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傳iPhone14搭載國產北斗導航芯片?實際上9年前就已經有手機支持北斗

Hobby觀察 ? 來源:電子發燒友網 ? 作者:梁浩斌 ? 2022-06-22 09:35 ? 次閱讀
電子發燒友網報道(文/梁浩斌)距離秋季蘋果發布會還有三個月左右,最近iPhone14的爆料就已經開始“狂轟濫炸”了:感嘆號屏、息屏顯示功能、更大的內存等更新都已經被曝光出來。然而最近還有一個消息曝光比較奇怪,據部分媒體稱有供應鏈業內人士透露,iPhone14系列將采用國產北斗導航芯片,支持北斗衛星導航系統。

北斗三號全球衛星導航系統在2020年7月31日正式開通,在后來很長一段時間里,人們在“自己手機是否支持北斗導航”的問題上爭議不斷,而iPhone11因為當時還不支持北斗導航,也被推上輿論的風口浪尖。不過,蘋果公司隨后在2020年10月發布的iPhone 12系列上,增加了對北斗的支持,這才平息了輿論。

那么,最近爆料的“iPhone14采用北斗導航芯片”又是什么意思?我們要用上北斗導航真的需要專門的芯片么?

iPhone在硬件上早已支持北斗

首先芯片支持上,其實多年以來市面上的幾乎所有機型都在硬件上支持北斗導航。就以當年的iPhone11為例,當時在蘋果官網上并沒有明確說明支持北斗,但iPhone11采用的Intel XMM7660調制解調器是支持4模GNSS(GPS、GLONASS、Galileo、北斗)的,也就是iPhone11硬件上支持北斗導航。
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來源:intel官網

且在2020年8月蘋果官方回應也提到“iPhone11機型已使用北斗系統作為其位置數據系統的一部分”。同年10月,iPhone12發布后,蘋果在官網上也對iPhone11以及更早之前的iPhone XR機型描述進行修改,加上對北斗的支持。
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來源:高通官網

手機芯片對北斗的支持甚至可以追溯到2013年,當年高通推出的MSM8974(驍龍800)就已經在中國市場實現對北斗衛星導航系統的支持,2013年上市的中興Grand Memo歐洲版就首發搭載了這款芯片。高通在對驍龍800的介紹中提到,驍龍全球定位支持內置到調制解調器與RF芯片中,可以在調制解調器中處理定位信號,無需喚醒應用處理器,從而節省能耗,而又不影響定位精度。

目前應用最廣泛的GNSS(全球衛星導航系統)基本上都是無源系統,也就是說衛星只發出信號,衛星定位原理用最簡單的話來說就是,衛星向接收端發送位置信息時,會附帶發送當前時間,因為電磁波傳輸速度是已知的(光速),所以用衛星時間和接收端接收到信息的時間差,就可以計算出接收端和衛星距離。理論上只需要同時知道四顆衛星的位置以及與接收端的距離,就可以計算出接收端的位置坐標,結合地圖數據就能夠實現定位。

所以GNSS的接收器一般都已經集成在手機SoC集成或獨立的調制調解器中,對北斗的支持與否,關鍵是在于接收器射頻部分是否支持北斗系統的信號頻率和編碼方式。而目前來看,市面上主流的手機芯片以及調制調解器都已經支持北斗,所以iPhone14搭載北斗導航芯片,大概率只是炒作。

GNSS的兼容趨勢不可阻擋,北斗具有明顯精度優勢

作為后來者,北斗在頻段上其實比較吃虧,北斗三號衛星系統總設計師林寶軍曾表示“GPS都發展幾十年了,特別是好的頻率資源、軌道都被它占了,更重要的是相關專利都給它占了,按我的話,我們要在夾縫里生存,這是后來者的難度”。畢竟衛星頻段在國際上是誰先申請誰就獲得使用權,可以說是“先到先得”。
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來源:星火源電子

北斗系統使用B1、B2、B3三個頻段,北斗二號提供B1I、B2I和B3I三個公開服務信號,其中B1頻段的中心頻點為1561.098MHz,B2為1207.14MHz,B3為1268.52MHz。最新的北斗三號則提供B1I、B1C、B2a、B2b和B3I五個公開服務信號。其中在B1頻段的中心頻點為1575.42MHz,B2為1176.45MHz,B3為1268.52MHz。

不過,目前全球有四大GNSS系統,有業內人士表示,如果每套系統都采用不同的頻段或者信號格式,那么接收器的設計將會變得非常復雜,單是射頻通道都要做好幾套才能兼容現在的幾大系統。因此頻率共用,也被聯合國全球衛星導航系統國際委員會(ICG)稱為“兼容與互操作”的概念應運而生。

比如GPS中L1頻點為1575.42MHz、L5頻點為1176.45MHz,分別與北斗三號中的B1、B2頻點相同。同時另外兩大GNSS系統GLONASS和Galileo都已經與北斗實現部分頻率“兼容與互操作”。

當然,共用頻率在GNSS接收器射頻部分可以降低設計難度,不過調制調解器和軟件部分還是需要根據不同的系統進行不同的設計,比如不同的編碼方式等等。據業內人士透露,目前市面上不少芯片在規格上支持多模GNSS,同時支持四大系統,但為了省成本和降低功耗,硬件部分可能只做了有限的通道,通過軟件配置實現同時支持兩到三個系統,比如GPS+北斗、GPS+GLONASS、GPS+北斗+Galileo等等。

同時,不同的導航系統組合使用下,精度會有不同程度的提升。根據國家北斗重大專項地面試驗驗證系統副總設計師盧鋆博士的數據,北斗系統與其他導航系統組合下,提升顯著(PDOP均值代表定位精度,越小越好)。比如GPS+北斗組合時,定位精度比單獨用GPS提升28.75%;GPS+GLONASS組合時,定位精度比單獨用GLONASS提升37.31%。

前面提到,頻率共用雖然可以降低射頻部分的成本,但在基帶部分,由于需要支持更多種類的系統,硬件成本會有部分增加。盧鋆博士表示,在硬件部分主要是CPU處理能力需要提高,最終成本影響有限。但另一方面還需要增加更多通道數,以支持更多系統和衛星,不過通道部分在芯片中成本占比較少,據盧鋆博士測算,基帶增加對多系統支持后成本增加不會超過5%。

小結:

綜上,四大GNSS兼容與互操作可以在小幅增加硬件成本的情況下,大幅提高系統性能,因此,未來GNSS芯片會越來越傾向于多模。無論如何,在兼容與互操作的趨勢下,北斗也將會有更廣泛的應用空間。
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