Abstrakt
Seit das BeiDou-Satellitennavigationssystem (BDS) in den Probebetrieb gegangen ist, hat sich seine weltweite Verbreitung beschleunigt. Als Grundlage der Systemanwendungen ist die technologische Entwicklung der BeiDou-Satellitennavigations-Chips von entscheidender Bedeutung. Dieser Artikel gibt einen Überblick über die Entwicklungsgeschichte des BeiDou-Systems und der RDSS-Chips, analysiert die aktuellen Mängel und Herausforderungen bei den Chips und prognostiziert zukünftige Entwicklungstrends.

1. Überblick über das Satellitennavigationssystem BeiDou
Im Jahr 1983 schlugen chinesische Wissenschaftler das Konzept eines Zwei-Satelliten-Ortungssystems vor und legten damit den Grundstein für das BeiDou-System. Von 2000 bis 2003 wurden drei BeiDou-1-Satelliten erfolgreich gestartet, die das Testsystem mit Funktionen zur Positionsbestimmung, Zeitsynchronisation und Kurznachrichtenkommunikation einrichteten. Zwischen 2007 und 2012 wurden 16 Satelliten gestartet, die den asiatisch-pazifischen Raum versorgen und sich als weltweit einziges Satellitensystem etablieren, das Navigations- und Kommunikationsfunktionen kombiniert.

2. Entwicklung und Weiterentwicklung von BeiDou-RDSS-Chips im Inland
Im Jahr 2003 wurde der erste BeiDou-Navigations-Chip, der BM3002, auf den Markt gebracht, der in einem 0,35-μm-Verfahren hergestellt wird und GPS- und GLONASS-Signale unterstützt. Im Jahr 2008 wurde die zweite Generation von Chips, wie “Navigator One” und BM3005, eingeführt. Diese Chips nutzen die SOC-Architektur und integrierte DSP-Kerne, die Signalverarbeitung und Nachrichtenanalyse in einer einzigen Einheit ermöglichen, mit einer Leistungsaufnahme von etwa 100 mW. Bis 2012 wurden verbesserte Chips wie der BM3013 eingeführt, die RDSS- und RNSS-Dualmode-Verarbeitung unterstützen. Der Prozess wurde auf 0,13μm verbessert und der Stromverbrauch auf 50 mW gesenkt. Die Fortschritte bei diesen Chips führten zu einer Miniaturisierung und einer weit verbreiteten Annahme von Benutzergeräten, wobei die Benutzerzahlen von 3.000-5.000 jährlich auf fast 20.000 stiegen.

3. Kernarchitektur der BeiDou-RDSS-Chips
Auf dem Chip sind ein Mikroprozessor oder DSP, ein großer Speicher, RDSS-Uplink- und Downlink-Kanäle sowie verschiedene Kommunikationsschnittstellen integriert. Die Basisband-Verarbeitungseinheit übernimmt die Signalverarbeitung, während der Mikroprozessor die Steuerungs- und Positionsberechnungen durchführt. Hochgeschwindigkeitsbusse verbinden die internen Module und ermöglichen hochpräzise Navigations- und Kommunikationsfunktionen.

4. Unzulänglichkeiten und Herausforderungen der BeiDou RDSS Chips
Derzeit liegt die Empfindlichkeit des Chips bei -128 dBm und damit unter der von GPS (-159 dBm), was ihn anfälliger für Umwelteinflüsse und Antennenerhebungswinkel macht. Das Frequenzband des Downlink-Signals liegt in der Nähe von Bluetooth und 4G, mit einer Erfolgsrate von 90%-95% in städtischen Gebieten. Die Kapazität der Kurznachrichtenkommunikation ist auf 1680 Bit pro Übertragung begrenzt. Für eine hohe Datenübertragung müssen mehrere Karten parallel betrieben werden, was zu einer größeren Systemgröße und einem höheren Stromverbrauch führt. Darüber hinaus steht die globale Reichweite von RDSS vor Herausforderungen wie der Strahlumschaltung. Wenn IGSO-Satelliten hinzukommen, können Änderungen bei den sichtbaren Satelliten die Kommunikationsstabilität beeinträchtigen.

5. Ausblick für BeiDou-RDSS-Chips
Künftige Chips müssen die Empfindlichkeit, die dynamische Leistung und den Störungsschutz verbessern. Vorwärtsfehlerkorrekturcodierung und fehlertolerante Algorithmen für die Rahmensynchronisierung können die Empfangsleistung verbessern. In hochdynamischen Umgebungen sollten die Signalverarbeitung und die Kompensation des Frequenzversatzes optimiert werden. Es wird erwartet, dass die Integration mehrerer Karten und Technologien zur Kodierungskomprimierung die Kommunikationskapazität und Zuverlässigkeit erhöhen. Wenn die RDSS-Funktionalität auf globale Satelliten ausgeweitet wird, müssen Probleme der Strahlumschaltung angegangen werden, um die Erfolgsrate der globalen Kommunikation zu gewährleisten.

6. Schlussfolgerung
Die BeiDou-Navigations-Chips haben sich mehrfach gewandelt und sind eng mit der Systementwicklung verbunden. Da sich der weltweite Wettbewerb bei den Satellitennavigationssystemen verschärft, bietet BeiDou aufgrund der Integration von Navigations- und Kommunikationsfunktionen wichtige Entwicklungsmöglichkeiten. Innovationen in der Chiptechnologie werden der Schlüssel zur Förderung der globalen Expansion von BeiDou sein.