مقدمة

باعتبارها “جوهرة التاج” في الصناعات التحويلية المتطورة، تُعد الرقائق مؤشراً حاسماً لقوة الدولة بشكل عام وحجر الزاوية في صناعة المعلومات. لا تجلب الرقائق الأساسية أرباحًا كبيرة للصناعات الوطنية فحسب، بل تخلق أيضًا تأثيرًا مضاعفًا يدفع عجلة النمو السريع في مختلف القطاعات. إن إتقان تقنيات الرقائق الرئيسية، خاصة في المنتجات المتطورة، يمكّن الصين من الهيمنة على سلسلة الصناعة العالمية، وبالتالي دعم الاستراتيجية الوطنية لتطوير صناعة المعلومات. وتلعب رقائق بيدو RF دورًا محوريًا في ضمان أمن المعلومات في الصين في مجال الفضاء والزمان وهي ضرورية لاستراتيجية الابتكار التكنولوجي في البلاد. ومن خلال تطوير رقاقات بيدو للترددات اللاسلكية المستقلة والقابلة للتحكم فيها، يمكن للصين أن تتحرر من الحواجز التكنولوجية والاحتكارات التي فرضها الموردون الأجانب منذ فترة طويلة، مما يحل التحديات التي تواجهها تطبيقات بيدو وأمن معلومات الفضاء والزمان. بالنسبة للصناعات الناشئة مثل إنترنت الأشياء، والسيارات المتصلة، والقيادة الذكية، والخدمات اللوجستية الذكية، توفر رقائق بيدو للترددات اللاسلكية خدمات أساسية عالية الدقة لتحديد المواقع والتوقيت التي تعمل بمثابة “الرمل والإسمنت” لبناء هذه التطبيقات. هذه التقنيات الأساسية لا غنى عنها للتطوير المستقر والآمن.

بنية رقاقة بيدو للترددات اللاسلكية: تصميم معقد ومتكامل

تتألف رقاقات بيدو للترددات اللاسلكية عادةً من مستقبلات الترددات اللاسلكية للنظم العالمية لسواتل الملاحة ومعالجات إشارات النطاق الأساسي للنظم العالمية لسواتل الملاحة، ومعالجات دقيقة، وأنظمة إدارة الطاقة، وذاكرة، ووحدات تحكم، ووحدات تخزين، ودوائر واجهة طرفية. إن تعقيد تصميم الرقاقة، خاصةً بالنسبة لتصميمات الترددات اللاسلكية المتكاملة والنطاق الأساسي (نظام على رقاقة)، يجعل تطوير هذه الرقائق أمراً صعباً للغاية. وتؤثر الاختلافات في قدرات التصميم بشكل مباشر على أداء الرقاقة وحساسيتها واستهلاكها للطاقة وحجمها وتكلفتها، مما يؤثر على القدرة التنافسية لمنتجات محطات الملاحة وتحديد المواقع. ومن خلال أحدث مخطط هيكلي لشريحة بيدو للترددات اللاسلكية من الجيل الرابع من رقاقة بيدو من هوادا بيدو، يمكننا أن نلاحظ أن التكامل العالي، وتحسين الأداء، والتحكم في الطاقة متعدد الأبعاد أصبحت محاور التركيز الرئيسية في تطوير رقاقة بيدو للترددات اللاسلكية.

نظام على رقاقة (SoC): تصميم ثوري

تشير كلمة SoC (نظام على رقاقة) إلى رقاقة واحدة تدمج جميع مكونات نظام الأجهزة والبرمجيات المدمجة، وهي حاليًا الاتجاه البحثي الرئيسي لشركات الرقائق الرائدة. وبالمقارنة مع رقائق SIP (نظام في رزمة)، التي تدمج رقائق وظيفية متعددة في رزمة واحدة، توفر رقائق SoC مزايا كبيرة من حيث الحجم واستهلاك الطاقة والتكلفة. ويعزز دمج الترددات اللاسلكية والنطاق الأساسي وإدارة الطاقة والتخزين المدمج والواجهات في رقاقة واحدة على شكل رقاقة SoC الأداء بشكل كبير مع تقليل استهلاك الطاقة والحجم والتكلفة. تواصل أحدث شريحة Beidou RF من الجيل الرابع من Huada Beidou اعتماد بنية SoC، حيث تدمج معالجين دقيقين ووحدات التردد اللاسلكي ووحدات النطاق الأساسي الرقمي والذاكرة وإدارة الطاقة والواجهات الطرفية، مما يوفر مزايا مثل التكامل العالي والوظائف القوية واستهلاك الطاقة المنخفض والحجم الصغير.

التقنيات الرئيسية في تطوير رقاقة بيدو للترددات اللاسلكية

الجمع بين عدة أنظمة متعددة الترددات متعددة الترددات لتحديد المواقع

تحتاج رقاقات Beidou RF إلى دعم أنظمة ملاحة ساتلية متعددة، مثل Beidou (الصين)، ونظام تحديد المواقع العالمي (الولايات المتحدة الأمريكية)، وGLONASS (روسيا)، وGALILEO (أوروبا)، وQZSS (اليابان)، وN NavIC (الهند)، مع استقبال إشارات الأقمار الصناعية من نطاقات تردد متعددة (L1، L2، L5، L6) ودمجها. يسمح ذلك للرقاقة بزيادة موارد إشارات الأقمار الصناعية إلى أقصى حد وتحسين أداء تحديد المواقع.

تحديد المواقع بنظام "بيدو" فقط وتحديد المواقع بنظام "بيدو" ذي الأولوية

يجب أن تدعم شرائح Beidou RF إشارات Beidou B1I وB1C وB1C وB2I وB3I وB2a وB2b الجديدة، مما يضمن دقة موثوقة في تحديد المواقع والتوقيت. تم تصميم الرقاقات لإعطاء الأولوية للأقمار الصناعية بيدو لتحديد المواقع، مما يتيح لنظام بيدو العمل كنظام أساسي، بينما تعمل أنظمة الأقمار الصناعية الأخرى كنظام ثانوي. ويعزز هذا التصميم موثوقية وأمان الملاحة القائمة على نظام بيدو.

القدرة على مكافحة التشويش

يجب أن تكون رقاقات Beidou RF قادرة على اكتشاف إشارات التداخل وترشيحها في الوقت الفعلي لمنع التشويش من التأثير على وظائف الملاحة وتحديد المواقع في الرقاقة. وهذا أمر بالغ الأهمية للحفاظ على سلامة الشريحة وأدائها في البيئات الصعبة.

خوارزميات تحديد المواقع المضمنة عالية الدقة

تتضمن شرائح Beidou RF خوارزميات عالية الدقة لضمان دقة تحديد المواقع. ويمثل تحقيق ذلك مع طاقة المعالجة وسعة التخزين المحدودة تحديات، لا سيما عند الموازنة بين انخفاض استهلاك الطاقة والتكلفة. تدعم أحدث شريحة Beidou RF من الجيل الرابع من رقاقة Beidou RF خوارزميات الجمع بين الملاحة بالقصور الذاتي والأقمار الصناعية، مما يعزز موثوقية تحديد المواقع في سيناريوهات مختلفة.

جمع التقويم الفلكي عبر الإنترنت والتنبؤ بالتوقعات الفلكية دون اتصال بالإنترنت

تُعد بيانات التقويم الفلكي أمرًا بالغ الأهمية للملاحة، ولكن في بيئات الإشارات الضعيفة، يمكن أن يكون الوقت اللازم للحصول على رسائل الملاحة عبر الأقمار الصناعية طويلاً. وتعد قدرة الرقاقة على تخزين بيانات التقويم الفلكي والوصول إليها بسرعة، مما يقلل من وقت البدء البارد ويتيح تحديد المواقع بشكل أسرع، وهي ميزة رئيسية في شريحة الجيل الرابع من الترددات اللاسلكية من هوادا بيدو.

“أمن ”مستوى مصدر الإشارة"

ولضمان أمن إشارات الملاحة في نظام بيدو وموثوقيتها، سيكون تشفير الأجهزة داخل الشريحة ضرورياً. سيوفر التشفير “على مستوى مصدر الإشارة” أساساً آمناً للتطبيقات القائمة على الموقع، مما يضمن عدم التلاعب ببيانات الموقع أثناء الإرسال.

التقنية الرئيسية: التحكم في استهلاك الطاقة متعدد الأبعاد

يؤثر استهلاك الطاقة في رقاقات Beidou RF بشكل مباشر على وقت الاستعداد والوقت التشغيلي للمحطات الطرفية، خاصةً بالنسبة للأجهزة المحمولة التي تعمل بالبطارية. ولتقليل استهلاك الطاقة، تحتاج رقاقات بيدو إلى تحسين جميع نقاط التصميم التي تؤثر على استخدام الطاقة. على سبيل المثال، يقلل أحدث رقاقة Beidou RF من الجيل الرابع من رقائق Beidou RF من استهلاك الطاقة بحوالي 501 تيرابايت 3 تيرابايت مقارنةً بالطرازات السابقة، وذلك بفضل تصميمات التحكم في استهلاك الطاقة متعددة الأبعاد.

تحسين طاقة الترددات اللاسلكية

من خلال استخدام مضخم منخفض الضوضاء وحلقة مقفلة الطور لاستقبال إشارات التردد المزدوج، يتم تقليل استهلاك شريحة التردد اللاسلكي للطاقة بشكل كبير. يعمل عرض النطاق الترددي الديناميكي وتكوين الطاقة للأنظمة ونطاقات التردد المختلفة على تحسين جودة استقبال الإشارة وتقليل استخدام الطاقة.

طاقة احتياطية منخفضة للغاية

تستخدم رقاقات Beidou RF تقنية الترانزستور المتقدمة ودوائر مذبذب منخفضة الطاقة للحفاظ على استهلاك طاقة احتياطية منخفضة للغاية، مما يتيح للشريحة الاستيقاظ من وضع الاستعداد بأقل استهلاك للطاقة. وتقل طاقة الاستعداد لأحدث رقاقة Beidou عن 2μA، بما يتماشى مع رقائق MCU منخفضة الطاقة الرائدة في الصناعة.

تعديل التردد الديناميكي

يتم ضبط تردد عمل المعالج والجهد الكهربائي بشكل ديناميكي بناءً على الحمل، مما يحسّن استهلاك الطاقة مع الحفاظ على الأداء العالي عند الضرورة.

استراتيجيات إدارة الطاقة المحسّنة

تستخدم رقاقات Beidou RF مجالات طاقة متعددة، مما يتيح التبديل الديناميكي بين أوضاع الطاقة المختلفة، مثل التشغيل العادي والسكون والسكون العميق وأوضاع الاستعداد، لتقليل استهلاك الطاقة.

الخاتمة: تطوير تكنولوجيا رقاقة بيدو للترددات اللاسلكية من أجل التنافسية العالمية

يمثل تطوير رقاقات بيدو للترددات اللاسلكية خطوة حاسمة لصناعة الملاحة عبر الأقمار الصناعية في الصين. وتساهم الابتكارات في تكامل الرقاقات على مستوى الرقاقات المتكاملة والتصميم عالي الأداء وتحسين استهلاك الطاقة في وضع رقائق بيدو الصينية في موضع التنافسية العالمية. وبفضل الاختراقات في التقنيات الهامة، مثل قدرات مكافحة التشويش، والخوارزميات عالية الدقة المدمجة، والتشفير الآمن للإشارات، أصبحت رقائق بيدو للترددات اللاسلكية العمود الفقري للعديد من الصناعات الناشئة، بما في ذلك إنترنت الأشياء والمدن الذكية والقيادة الذاتية. سيضمن التطوير المستمر لهذه الرقائق قدرة الصين على تأمين مكانتها كشركة رائدة في تقنيات الملاحة وتحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية العالمية.