Einführung

Als “Kronjuwel” der High-End-Fertigung sind Chips ein entscheidender Indikator für die Gesamtstärke einer Nation und der Eckpfeiler der Informationsindustrie. Kernchips bringen nicht nur erhebliche Gewinne für die nationalen Industrien, sondern haben auch einen Multiplikatoreffekt, der ein schnelles Wachstum in allen Sektoren ermöglicht. Die Beherrschung von Chip-Schlüsseltechnologien, insbesondere bei High-End-Produkten, ermöglicht es China, die globale Industriekette zu dominieren und so die nationale Strategie für die Entwicklung der Informationsindustrie zu unterstützen. Beidou-RF-Chips spielen eine zentrale Rolle bei der Gewährleistung der Raum-Zeit-Informationssicherheit Chinas und sind für die technologische Innovationsstrategie des Landes entscheidend. Durch die Entwicklung autonomer und kontrollierbarer Beidou-RF-Chips kann sich China von langjährigen technologischen Barrieren und Monopolen ausländischer Anbieter befreien und die Herausforderungen bei Beidou-Anwendungen und der Raum-Zeit-Informationssicherheit lösen. Für aufstrebende Branchen wie IoT, vernetzte Autos, intelligentes Fahren und intelligente Logistik bieten Beidou-RF-Chips wesentliche hochpräzise Positionierungs- und Zeitgebungsdienste, die als “Sand und Zement” für den Aufbau dieser Anwendungen dienen. Diese grundlegenden Technologien sind für eine stabile und sichere Entwicklung unerlässlich.

Beidou RF-Chip-Architektur: Ein komplexes und integriertes Design

Beidou-RF-Chips bestehen in der Regel aus GNSS-RF-Empfängern, GNSS-Basisbandsignalprozessoren, Mikroprozessoren, Energieverwaltungssystemen, Speicher, Steuereinheiten, Speichereinheiten und peripheren Schnittstellenschaltungen. Die Komplexität des Chipdesigns, insbesondere bei integrierten RF- und Basisband-SoC-Designs (System on Chip), macht die Entwicklung dieser Chips zu einer großen Herausforderung. Unterschiede in den Designmöglichkeiten wirken sich direkt auf die Leistung, die Empfindlichkeit, den Stromverbrauch, die Größe und die Kosten des Chips aus und beeinflussen so die Wettbewerbsfähigkeit von Navigations- und Ortungsgeräten. Aus dem neuesten Strukturdiagramm des Beidou-RF-Chips der vierten Generation von Huada Beidou geht hervor, dass Hochintegration, Leistungsverbesserung und mehrdimensionale Leistungskontrolle zu den Hauptschwerpunkten bei der Entwicklung von Beidou-RF-Chips geworden sind.

System auf Chip (SoC): Ein revolutionäres Design

SoC (System on Chip) bezieht sich auf einen einzigen Chip, der alle Komponenten des Hardwaresystems und der eingebetteten Software integriert, und ist derzeit die Hauptforschungsrichtung für führende Chipunternehmen. Im Vergleich zu SIP-Chips (System in Package), die mehrere funktionale Chips in einem einzigen Gehäuse integrieren, bieten SoC-Chips erhebliche Vorteile in Bezug auf Größe, Stromverbrauch und Kosten. Die Integration von RF, Basisband, Power Management, eingebettetem Speicher und Schnittstellen in einen einzigen SoC-Chip erhöht die Leistung erheblich und minimiert gleichzeitig den Stromverbrauch, die Größe und die Kosten. Der neueste Beidou-RF-Chip der vierten Generation von Huada Beidou setzt weiterhin auf die SoC-Architektur, die zwei Mikroprozessoren, HF-Einheiten, digitale Basisbandeinheiten, Speicher, Energieverwaltung und Peripherieschnittstellen integriert und Vorteile wie hohe Integration, leistungsstarke Funktionalität, geringen Stromverbrauch und geringe Größe bietet.

Schlüsseltechnologien bei der Entwicklung von Beidou RF-Chips

Multi-System-Multi-Frequenz-Kombinationspositionierung

Beidou-RF-Chips müssen mehrere Satellitennavigationssysteme wie Beidou (China), GPS (USA), GLONASS (Russland), GALILEO (Europa), QZSS (Japan) und NavIC (Indien) unterstützen und dabei Satellitensignale aus mehreren Frequenzbändern (L1, L2, L5, L6) empfangen und kombinieren. Dies ermöglicht es dem Chip, die Satellitensignalressourcen zu maximieren und die Positionierungsleistung zu verbessern.

Ausschließliche Beidou-Positionierung und Beidou-Prioritätspositionierung

Die Beidou RF-Chips müssen die neuen Beidou B1I-, B1C-, B2I-, B3I-, B2a- und B2b-Signale unterstützen, um eine zuverlässige Positionierung und Zeitgenauigkeit zu gewährleisten. Die Chips sind so konzipiert, dass sie Beidou-Satelliten bei der Positionsbestimmung Vorrang einräumen, so dass Beidou als primäres System fungiert und andere Satellitensysteme als sekundäres. Dieses Design erhöht die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Beidou-basierten Navigation.

Anti-Jamming-Fähigkeit

Beidou-RF-Chips müssen in der Lage sein, Störsignale in Echtzeit zu erkennen und herauszufiltern, um zu verhindern, dass Störungen die Navigations- und Ortungsfunktionen des Chips beeinträchtigen. Dies ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Integrität und Leistung des Chips in schwierigen Umgebungen.

Eingebettete hochpräzise Positionierungsalgorithmen

In Beidou-RF-Chips sind hochpräzise Algorithmen integriert, die eine genaue Positionsbestimmung gewährleisten. Dies mit begrenzter Verarbeitungsleistung und Speicherkapazität zu erreichen, stellt eine Herausforderung dar, insbesondere wenn es darum geht, einen Ausgleich zwischen niedrigem Stromverbrauch und Kosten zu schaffen. Der neueste Beidou-RF-Chip der vierten Generation unterstützt Algorithmen zur Kombination von Satelliten- und Trägheitsnavigation, die die Zuverlässigkeit der Positionierung in verschiedenen Szenarien erhöhen.

Online-Ephemeridensammlung und Offline-Ephemeridenvorhersage

Ephemeridendaten sind für die Navigation von entscheidender Bedeutung, aber in Umgebungen mit schwachen Signalen kann die Zeit, die für die Erfassung von Satellitennavigationsnachrichten benötigt wird, sehr lang sein. Die Fähigkeit des Chips, Ephemeridendaten zu speichern und schnell darauf zuzugreifen, wodurch die Kaltstartzeit verkürzt und eine schnellere Positionierung ermöglicht wird, ist ein Hauptmerkmal des HF-Chips der vierten Generation von Huada Beidou.

“Sicherheit auf ”Signalquellen-Ebene"

Um die Sicherheit und Authentizität der Beidou-Navigationssignale zu gewährleisten, ist eine Hardware-Verschlüsselung innerhalb des Chips unerlässlich. Die Verschlüsselung auf “Signalquellenebene” bietet eine sichere Grundlage für standortbezogene Anwendungen und gewährleistet, dass die Positionsdaten während der Übertragung nicht verfälscht werden.

Schlüsseltechnologie: Mehrdimensionale Stromverbrauchskontrolle

Der Stromverbrauch von Beidou-RF-Chips wirkt sich direkt auf die Standby- und Betriebszeit von Endgeräten aus, insbesondere bei batteriebetriebenen mobilen Geräten. Um den Stromverbrauch zu senken, müssen die Beidou-Chips in allen Designpunkten optimiert werden, die den Stromverbrauch beeinflussen. Der neueste Beidou-Funkchip der vierten Generation beispielsweise senkt den Stromverbrauch im Vergleich zu den Vorgängermodellen um ca. 50%, und zwar dank eines mehrdimensionalen Stromverbrauchskontrolldesigns.

Optimierung der RF-Leistung

Durch die Verwendung eines rauscharmen Verstärkers und eines Phasenregelkreises für den Empfang von Zweifrequenzsignalen wird die Leistungsaufnahme des HF-Chips erheblich reduziert. Die dynamische Bandbreiten- und Leistungskonfiguration für verschiedene Systeme und Frequenzbänder optimiert die Signalempfangsqualität und minimiert den Stromverbrauch.

Ultra-niedrige Standby-Leistung

Die Beidou-HF-Chips verwenden fortschrittliche Transistortechnologie und stromsparende Oszillatorschaltungen, um den Stromverbrauch im Standby-Modus extrem niedrig zu halten, so dass der Chip mit minimalem Energieverbrauch aus dem Standby-Modus aufwachen kann. Der Standby-Strom des neuesten Beidou-Chips beträgt weniger als 2μA und entspricht damit den branchenführenden stromsparenden MCU-Chips.

Dynamische Frequenzanpassung

Die Arbeitsfrequenz und die Spannung des Prozessors passen sich dynamisch an die Last an, um den Stromverbrauch zu optimieren und gleichzeitig eine hohe Leistung beizubehalten, wenn dies erforderlich ist.

Optimierte Energiemanagement-Strategien

Beidou-RF-Chips nutzen mehrere Power-Domains, die ein dynamisches Umschalten zwischen verschiedenen Stromversorgungsmodi ermöglichen, z. B. Normalbetrieb, Ruhezustand, Tiefschlaf und Standby-Modus, um den Energieverbrauch zu minimieren.

Schlussfolgerung: Fortschrittliche Beidou RF-Chiptechnologie für globale Wettbewerbsfähigkeit

Die Entwicklung von Beidou-RF-Chips ist ein entscheidender Schritt für Chinas Satellitennavigationsindustrie. Die Innovationen bei der SoC-Integration, dem Hochleistungsdesign und der Optimierung des Stromverbrauchs positionieren Chinas Beidou-Chips für die globale Wettbewerbsfähigkeit. Mit Durchbrüchen bei kritischen Technologien wie Entstörungsfunktionen, eingebetteten hochpräzisen Algorithmen und sicherer Signalverschlüsselung werden Beidou-RF-Chips zum Rückgrat zahlreicher aufstrebender Branchen wie IoT, intelligente Städte und autonomes Fahren. Die fortgesetzte Entwicklung dieser Chips wird sicherstellen, dass China seinen Platz als führendes Land im Bereich der globalen Satellitennavigations- und Positionierungstechnologien sichern kann.