林默和秦懷民教授穿過研究所內部潔凈的走廊,來到了位于大樓東側的“通訊技術研究室”。
門上,“星火項目組”的標識牌格外醒目。
推門進去,一股混合著松香和淡淡機油味的技術氣息撲面而來。
和一般實驗室的雜亂不同,這里的一切都井井有條。
此刻,研究室中央最大的實驗臺前,圍攏著七八個穿著白大褂的年輕研究員,人人臉上都帶著抑制不住的興奮和專注,目光聚焦在實驗臺中央。
聽到開門聲,他們紛紛轉過頭,看到是林默和秦老,立刻自覺地讓開了一條通道。
項目組負責人陳建軍,這位從綿陽電子九廠被挖來的技術骨干,此刻正站在實驗臺核心位置,他原本沉穩的臉上也泛著激動的紅光。
看到林默走近,他立刻指著實驗臺上一個正在運行的裝置,聲音略帶急促地介紹:
“林所,秦老!你們來了!”
“快看,我們剛剛在小型化戰術跳頻電臺的基帶處理與低功耗優化模塊上,取得了關鍵性突破!”
實驗臺上,靜靜躺著一塊大約成人巴掌大小,墨綠色的印刷電路板,電路板設計緊湊,上面焊接了密密麻麻,但排列有序的電子元件,晶體管,電阻,電容……
以及幾塊比指甲蓋稍大、封裝著黑色環氧樹脂的集成電路塊。
電路板通過多根細密的線纜,連接著旁邊的示波器,頻譜分析儀,信號發生器和一臺老式的臺式計算機。
一塊獨立的、同樣小巧的液晶屏正實時顯示著一系列跳動的參數。
陳建軍開口道:“林所,秦老,在典型工作頻率下,最新研究出來的模塊工作功耗從原來的平均4.5w,成功降低至平均2.7w,降幅達40%!待機監聽功耗從1.2w降至0.65w。”
“降了這么多?具體從哪些方面降低的。”林默一聽,感覺有些意外,開口問道。
陳建軍回道:“我們改進了數字濾波和調制解調算法,減少了冗余計算量,在保證信號質量的前提下,顯著降低了數字處理單元的運算負荷和功耗。”
“同時采用了更低噪聲系數的晶體管和更精準的偏置電路,提高了接收靈敏度,達到-118dbm,同時優化了功率放大器的效率,在同等輸出5w功率下,功放模塊自身損耗降低了約15%。”
“為了進一步降低功耗,我們設計了更為精細的多路動態電壓調節和時鐘門控電路,根據模塊內各單元的實際工作狀態如發射,接收,待機,休眠……實時調整供電電壓和時鐘頻率,避免了不必要的能量浪費。
“最采用了部分性能更好,溫漂更小的新型號分立元件,并通過仿真和實測,優化了pcb布局,減少了高頻信號串擾和路徑損耗,也從側面提升了能效。”
陳建軍一邊指著示波器屏幕上清晰穩定的信號波形和頻譜分析儀上干凈的頻譜圖,一邊詳細解釋著各項參數的改進意義:
“功耗的大幅降低,意味著在同樣電池容量下,電臺的持續工作時間可以延長近一倍!”
“或者,在保持原有續航的前提下,我們可以把電池做得更小,更輕,進一步減輕單兵或車載平臺的負擔!
“同時,更低的發熱量也意味著更高的環境適應性和可靠性!”
林默仔細聽著,目光掃過那些精密的儀器讀數和那塊凝聚了心血的電路板,臉上露出了贊許的笑容。
他心中快速評估著這項突破的價值。
嚴格來說,這項低功耗優化技術,并非“星火”項目的核心主攻方向――蜂窩移動網絡系統。
“星火”的目標是構建一個覆蓋城市,支持大量用戶移動通信的公眾網絡,而眼前這個,更偏向于專業、小范圍的軍用或特定行業無線通訊。
雖然只是項目中的副產物,但是它的作用絕對不容小覷!
林默點點頭,開口道:“建軍,還有項目組的各位同志,干得漂亮!這是一項非常重要的階段性成果!”
他看向眾人,進一步闡釋這項技術的戰略意義:
“大家要明白,我們‘星火’項目志在長遠,目標是未來人人都能用上的移動電話。”
“但是眼前這個低功耗,小型化的跳頻電臺技術,本身就是極具價值的副產物!”
他走到實驗臺前,拿起那塊尚顯粗糙但意義非凡的電路板,掂量了一下:
“這項技術,可以直接,迅速地應用到我們現有的軍用,警用,應急通訊電臺的升級換代上!”
“在相同體積和重量下,新電臺的通訊距離更遠,待機時間更長,抗干擾能力更強!”
“這對于提升部隊,g安,消防等一線單位的通訊保障能力,意義重大!”
他頓了頓,目光望向窗外,仿佛看到了更遠的未來:
“而且,更重要的是,這里面的低功耗設計理念,信號處理算法,高效率的射頻前端技術,完全可以借鑒,移植到我們未來的蜂窩移動通信系統中去!”
“移動通信設備的核心挑戰之一就是續航,如果我們的基站設備和未來的手持終端,都能應用類似的技術,將功耗降低哪怕百分之二三十,那帶來的用戶體驗提升和網絡運營成本下降,將是巨大的!”
“這為我們未來攻克移動終端的功耗難題,積累了寶貴的技術儲備和設計經驗!”
林默的一番話,讓陳建軍和項目組成員們眼睛更亮了。
他們之前更多沉浸在技術突破本身的喜悅中。
經林默這一點撥,頓時看到了自己工作更廣闊的應用前景和價值,自豪感油然而生。
“不過,”林默話鋒一轉,將話題拉回星火項目的核心。“我們也不能因此放松對主攻方向的研究。”
“建軍,你接著匯報一下,我們‘星火’項目,在蜂窩移動通信系統的關鍵技術攻關上,目前進展如何?遇到了哪些主要瓶頸?有什么需要解決的?”
聽到這里,陳建軍立刻收斂心神,從旁邊拿起一摞厚厚的實驗記錄和技術報告,開始一五一十的詳細匯報。
秦老也拉過一把椅子坐下,認真聆聽。
“林所,秦老,星火項目的總體架構,是參照您提出的第一代模擬蜂窩移動通信系統(1g)概念進行分解的。”
“目前我們主要集中攻關三大核心子系統:蜂窩組網與切換技術、大型程控移動交換系統,以及微型化手持終端的射頻前端。”
他翻開報告,指著上面的圖表和數據:
“蜂窩組網與實時無縫切換技術,這是蜂窩網絡區別于傳統大區制無線電話的核心,我們基于現有技術條件,主要攻關模擬信號下的切換。”
“目標是實現移動終端在移動過程中,從一個蜂窩基站覆蓋區,平滑過渡到相鄰基站覆蓋區,通話不中斷,用戶無感知。”
“目前已實現初步模擬驗證的關鍵點如下。”
“實時信號強度測量(rssi),樣機和基站持續監測接收到的信號強度我們已能實現較為精準的rssi測量,誤差在±3dbm內。”
“切換決策與協調,當移動設備監測到當前服務基站的信號強度低于預設閾值。”
“如-100dbm,或監測到相鄰某個基站的信號更強且穩定時,當前服務基站會通過基站控制器和專用的有線網絡,向相鄰的目標基站和上層的移動交換中心發送切換請求。”
“信道分配與指令執行上,通過移動交換中心協調資源,在目標基站分配一個空閑的頻率,并通過當前服務基站,利用一個專用的模擬信令頻道,向設備發送包含新頻率,同步信息等的切換指令。”
“設備會在毫秒級內,鎖定新頻率,與新基站建立同步,并開始通過新信道通信,同時原通話信道釋放。”
陳建軍有條不紊的說著:
“整個過程由網絡側,也就是基站和交換機主導測量和決策,終端設備被動執行。”
“依賴專用的控制信道傳遞信令,確保切換過程快速。”
“目前我們在實驗室搭建的微型三基站模擬環境下,已能實現靜止和低速移動狀態下的成功率超過85%,但切換時延和高速移動下的穩定性還需優化。”
“第二,大型程控移動交換系統。這是整個控制網絡的核心,負責呼叫路由,用戶鑒權,計費、以及與固定電話網的互聯互通。”
陳建軍繼續匯報,“這一塊,我們的基礎相對薄弱。”
“目前是通過外購和與郵電部門合作,引入了一臺瑞典愛立信axe-10型程控數字交換機的簡化實驗機,以及部分相關技術資料。”
axe-10是愛立信70年代末推出的早期數字程控交換機,技術相對先進,模塊化設計,支持一定程度的移動通信功能擴展。
“我們正在組織精干力量,吃透這臺交換機的硬件架構和軟件邏輯,特別是其與無線接入部分的接口協議。”
“目標是未來能實現自主設計和生產適合我國國情和星火標準的移動交換機。目前主要工作是學習、逆向分析和進行簡單的功能裁剪實驗。”
“第三,也是目前最大的瓶頸――微型化手持終端的射頻前端。”
說到這里,陳建軍的語氣變得嚴肅起來。
“按照您提出的‘便攜’要求,我們希望最終的手持終端體積不能超過兩個香煙盒大小,重量控制在1斤以內。”
“這就對射頻前端――包括天線,低噪聲放大器,混頻器,功率放大器,濾波器等……提出了極高的要求。”
他指著實驗臺另一側幾個體積明顯偏大,連接著許多外置儀器的原型機說:
“我們目前的原型機,體積和重量都遠遠超標。”
“最主要的問題是射頻前端集成度低,性能不穩定,功耗大。信號接收靈敏度不夠,容易受干擾。”
“發射功率效率低下,大部分能量變成熱量,最頭疼的是,在移動狀態下,特別是靠近蜂窩邊緣或建筑物遮擋時,信號衰減嚴重,經常脫網,也就是失去與基站的控制信道聯系,導致無法發起或接收呼叫,切換也容易失敗。”
林默認真地聽著,不時在筆記本上記錄著關鍵詞。
當聽到“脫網”和“微型化射頻前端”這個核心瓶頸時,他陷入了短暫的沉思,手指無意識地在桌面上輕輕敲擊著。
研究室里安靜下來,只有儀器發出的輕微嗡鳴聲。
所有人都知道,林所長正在思考,而他的想法,往往能帶來意想不到的,突破性的解決方案。