传iPhone14搭载国产北斗导航芯片？实际上9年前就已经有手机支持北斗

 电子发烧友网报道（文/梁浩斌）距离秋季苹果发布会还有三个月左右，最近iPhone14的爆料就已经开始“狂轰滥炸”了：感叹号屏、息屏显示功能、更大的内存等更新都已经被曝光出来。然而最近还有一个消息曝光比较奇怪，据部分媒体称有供应链业内人士透露，iPhone14系列将采用国产北斗导航芯片，支持北斗卫星导航系统。
 
北斗三号全球卫星导航系统在2020年7月31日正式开通，在后来很长一段时间里，人们在“自己手机是否支持北斗导航”的问题上争议不断，而iPhone11因为当时还不支持北斗导航，也被推上舆论的风口浪尖。不过，苹果公司随后在2020年10月发布的iPhone 12系列上，增加了对北斗的支持，这才平息了舆论。
 
那么，最近爆料的“iPhone14采用北斗导航芯片”又是什么意思？我们要用上北斗导航真的需要专门的芯片么？
 
iPhone在硬件上早已支持北斗
 
首先芯片支持上，其实多年以来市面上的几乎所有机型都在硬件上支持北斗导航。就以当年的iPhone11为例，当时在苹果官网上并没有明确说明支持北斗，但iPhone11采用的Intel XMM7660调制解调器是支持4模GNSS（GPS、GLONASS、Galileo、北斗）的，也就是iPhone11硬件上支持北斗导航。

 
来源：intel官网

 
且在2020年8月苹果官方回应也提到“iPhone11机型已使用北斗系统作为其位置数据系统的一部分”。同年10月，iPhone12发布后，苹果在官网上也对iPhone11以及更早之前的iPhone XR机型描述进行修改，加上对北斗的支持。

 
来源：高通官网

 
手机芯片对北斗的支持甚至可以追溯到2013年，当年高通推出的MSM8974（骁龙800）就已经在中国市场实现对北斗卫星导航系统的支持，2013年上市的中兴Grand Memo欧洲版就首发搭载了这款芯片。高通在对骁龙800的介绍中提到，骁龙全球定位支持内置到调制解调器与RF芯片中，可以在调制解调器中处理定位信号，无需唤醒应用处理器，从而节省能耗，而又不影响定位精度。
 
目前应用最广泛的GNSS（全球卫星导航系统）基本上都是无源系统，也就是说卫星只发出信号，卫星定位原理用最简单的话来说就是，卫星向接收端发送位置信息时，会附带发送当前时间，因为电磁波传输速度是已知的（光速），所以用卫星时间和接收端接收到信息的时间差，就可以计算出接收端和卫星距离。理论上只需要同时知道四颗卫星的位置以及与接收端的距离，就可以计算出接收端的位置坐标，结合地图数据就能够实现定位。
 
所以GNSS的接收器一般都已经集成在手机SoC集成或独立的调制调解器中，对北斗的支持与否，关键是在于接收器射频部分是否支持北斗系统的信号频率和编码方式。而目前来看，市面上主流的手机芯片以及调制调解器都已经支持北斗，所以iPhone14搭载北斗导航芯片，大概率只是炒作。
 
GNSS的兼容趋势不可阻挡，北斗具有明显精度优势
 
作为后来者，北斗在频段上其实比较吃亏，北斗三号卫星系统总设计师林宝军曾表示“GPS都发展几十年了，特别是好的频率资源、轨道都被它占了，更重要的是相关专利都给它占了，按我的话，我们要在夹缝里生存，这是后来者的难度”。毕竟卫星频段在国际上是谁先申请谁就获得使用权，可以说是“先到先得”。
 

 
来源：星火源电子

 
北斗系统使用B1、B2、B3三个频段，北斗二号提供B1I、B2I和B3I三个公开服务信号，其中B1频段的中心频点为1561.098MHz，B2为1207.14MHz，B3为1268.52MHz。最新的北斗三号则提供B1I、B1C、B2a、B2b和B3I五个公开服务信号。其中在B1频段的中心频点为1575.42MHz，B2为1176.45MHz，B3为1268.52MHz。
 
不过，目前全球有四大GNSS系统，有业内人士表示，如果每套系统都采用不同的频段或者信号格式，那么接收器的设计将会变得非常复杂，单是射频通道都要做好几套才能兼容现在的几大系统。因此频率共用，也被联合国全球卫星导航系统国际委员会（ICG）称为“兼容与互操作”的概念应运而生。
 
比如GPS中L1频点为1575.42MHz、L5频点为1176.45MHz，分别与北斗三号中的B1、B2频点相同。同时另外两大GNSS系统GLONASS和Galileo都已经与北斗实现部分频率“兼容与互操作”。
 
当然，共用频率在GNSS接收器射频部分可以降低设计难度，不过调制调解器和软件部分还是需要根据不同的系统进行不同的设计，比如不同的编码方式等等。据业内人士透露，目前市面上不少芯片在规格上支持多模GNSS，同时支持四大系统，但为了省成本和降低功耗，硬件部分可能只做了有限的通道，通过软件配置实现同时支持两到三个系统，比如GPS+北斗、GPS+GLONASS、GPS+北斗+Galileo等等。 
 
同时，不同的导航系统组合使用下，精度会有不同程度的提升。根据国家北斗重大专项地面试验验证系统副总设计师卢鋆博士的数据，北斗系统与其他导航系统组合下，提升显著（PDOP均值代表定位精度，越小越好）。比如GPS+北斗组合时，定位精度比单独用GPS提升28.75%；GPS+GLONASS组合时，定位精度比单独用GLONASS提升37.31%。
 
前面提到，频率共用虽然可以降低射频部分的成本，但在基带部分，由于需要支持更多种类的系统，硬件成本会有部分增加。卢鋆博士表示，在硬件部分主要是CPU处理能力需要提高，最终成本影响有限。但另一方面还需要增加更多通道数，以支持更多系统和卫星，不过通道部分在芯片中成本占比较少，据卢鋆博士测算，基带增加对多系统支持后成本增加不会超过5%。
 
小结：
 
综上，四大GNSS兼容与互操作可以在小幅增加硬件成本的情况下，大幅提高系统性能，因此，未来GNSS芯片会越来越倾向于多模。无论如何，在兼容与互操作的趋势下，北斗也将会有更广泛的应用空间。