衛(wèi)星通信系統(tǒng)的工作原理是什么?
地通信的基本概念 天地通信(Earth-SpaceCommunication)是指空間飛行器與地面測(cè)控站之間的通信。天地通信包括空間飛行器通信分系統(tǒng)和地面測(cè)控站通信分系統(tǒng),其主要功能是完成空間飛行器的遙測(cè)與遙控信息、視頻圖像信息、天地話音信息以及空間飛行器定位信息數(shù)據(jù)和定位示位標(biāo)信息等的傳輸。天地通信有地基網(wǎng)和天基網(wǎng)兩種形式。地基網(wǎng)是基于陸地布設(shè)測(cè)控通信站的通信網(wǎng)絡(luò),而天基網(wǎng)是相對(duì)于地基網(wǎng)而言的,是把地基測(cè)控通信站搬到太空中,由太空俯視空間飛行器的通信網(wǎng)絡(luò)。地基站由陸上固定站、陸上車載站、海上船載站和空中機(jī)載站組成;天基站由中繼衛(wèi)星或?qū)Ш叫l(wèi)星和地面通信站組成。通常,地基網(wǎng)受布站數(shù)量的限制,通信覆蓋率比較低,而天基網(wǎng)由于采用高軌道中繼衛(wèi)星或?qū)Ш叫l(wèi)星實(shí)現(xiàn)空間飛行器與地面通信,所以天基網(wǎng)的通信覆蓋率遠(yuǎn)大于地基網(wǎng)的通信覆蓋率。-天地通信目前釆用Ka、Ku、C、S、L、VHF和HF等頻段設(shè)備團(tuán)。2.2.2 衛(wèi)星應(yīng)急通信技術(shù)1.語(yǔ)音編碼 隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展,語(yǔ)音數(shù)字化編碼技術(shù)得到了迅速發(fā)展。20世紀(jì)60年代國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)(CCITT)制定了第1個(gè)語(yǔ)音數(shù)字化編碼標(biāo)準(zhǔn),即A律或卩律脈沖編碼調(diào)制(PCM)的G.711標(biāo)準(zhǔn)。此后研究開發(fā)了多種壓縮編碼技術(shù),并形成了以波形匹配為目標(biāo)的波形編碼,主要有PCM、增量調(diào)制(DM)和自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)和以追求人的感知效果(即追求解碼語(yǔ)音的可懂度和清晰度)為目標(biāo)的參量編碼(主要有線性預(yù)測(cè)編碼(LPC)和多帶激勵(lì)編碼(MBE)兩大體系),另外還有介于波形編碼與參量編碼之間的混合編碼方式,如碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼(CELP)等。 不同的編碼方式具有不同的比特傳輸速率。比特傳輸速率越低,所需要的信道帶寬就越小。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的信道帶寬極其有限,而且衛(wèi)星通信系統(tǒng)的信道還很昂貴,因此系統(tǒng)傾向于選用較低速率的語(yǔ)音編碼方式。但當(dāng)編碼速率低到一定程度時(shí),語(yǔ)音質(zhì)量將明顯下降,其惡化程度與編碼方式有關(guān)。 衛(wèi)星通信對(duì)語(yǔ)音編碼具有一定的要求。 (1)編碼速率低,編碼速率一般為1.2?9.6Kbit/s。 (2)在一定編碼速率下話音質(zhì)量盡可能高。 (3)編解碼時(shí)延應(yīng)較短,控制在幾十毫秒內(nèi)。1)波形編碼 波形編碼首先對(duì)語(yǔ)音波形進(jìn)行抽樣、量化,然后用二進(jìn)制進(jìn)行編碼,其基本設(shè)想是盡可能保持語(yǔ)音波形不失真。這類方法有PCM、DM和ADPCM等。 最常見的語(yǔ)音編碼方法是PCMo它按8kHz抽樣,每個(gè)樣值依A律或卩律的對(duì)數(shù)壓擴(kuò)規(guī)律編為八位二進(jìn)制碼,因此編碼后的傳輸速率為64Kbit/s。 ADPCM是PCM的改進(jìn)方式,為了克服PCM方式編碼后傳輸速率過(guò)高的缺點(diǎn),ADPCM對(duì)輸入信號(hào)和預(yù)測(cè)信號(hào)的差值進(jìn)行量化并編碼(而PCM是對(duì)每個(gè)抽樣值的絕對(duì)值進(jìn)行量化并編碼),從而消除了信號(hào)的部分冗余度,降低了編碼信號(hào)的傳輸速率。其中預(yù)測(cè)器和量化器的參數(shù)能根據(jù)輸入信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性自適應(yīng)地調(diào)整到最佳或接近最佳狀態(tài),使ADPCM在釆用32Kbit/s的傳輸速率時(shí),能達(dá)到與PCM采用64Kbit/s的傳輸速率時(shí)近乎相等的通話質(zhì)量。 波形編碼器結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,沒(méi)有充分利用語(yǔ)音信號(hào)的冗余特性,只有在較高速率上才能得到滿意的語(yǔ)音質(zhì)量。而當(dāng)編碼速率降低到16Kbit/s以下時(shí),編碼語(yǔ)音質(zhì)量迅速下降,因此不適用于移動(dòng)通信。2)參量編碼 為了克服波形編碼信號(hào)速率高、占用頻帶寬的缺點(diǎn),提出了參量編碼概念。參量編碼僅僅對(duì)反映語(yǔ)音信號(hào)特征的參量進(jìn)行編碼并傳輸,而不對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形進(jìn)行編碼,從而大大降低了編碼信號(hào)的速率。 典型的參量編碼是LPCo雖然LPC的指標(biāo)不能很好地滿足數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的要求,但它包含了參量編碼的基本概念,也是低速率數(shù)字語(yǔ)音編碼技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)。目前,在數(shù)字移動(dòng)通信中釆用的幾種高質(zhì)量低速率的語(yǔ)音編碼,都是LPC的改進(jìn)型。衛(wèi)星通信的原理是將衛(wèi)星發(fā)射到赤道上空36000km 處的對(duì)地靜止軌道上,利用衛(wèi)星上的通信轉(zhuǎn)發(fā)器接收由地面站發(fā)射的信號(hào),并對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大變頻后轉(zhuǎn)發(fā)給其他地面站,從而完成兩個(gè)地面站之間的傳輸。事實(shí)上,一顆通信衛(wèi)星就是一個(gè)微波中繼站。
一、衛(wèi)星電話
衛(wèi)星電話是一種通過(guò)衛(wèi)星傳輸聲音信號(hào)的通信設(shè)備,它可以在地面、海上、空中等任意地點(diǎn)進(jìn)行通信,而且不需要手機(jī)信號(hào)塔或者網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的支持。
衛(wèi)星電話的工作原理比較簡(jiǎn)單。首先,衛(wèi)星電話將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),然后通過(guò)天線將這些電信號(hào)發(fā)送到衛(wèi)星上。衛(wèi)星接收到信號(hào)后,將其轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)接收站,接收站的天線接收到信號(hào)后將其還原成聲音信號(hào),最終通過(guò)聽筒或者揚(yáng)聲器播放出來(lái)。
衛(wèi)星電話的主要應(yīng)用范圍包括應(yīng)急通信、軍事通信、海洋通信等。在這些領(lǐng)域中,衛(wèi)星電話具有非常高的實(shí)用價(jià)值,特別是對(duì)于那些需要遠(yuǎn)程通信但沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地區(qū)。
二、衛(wèi)星短信
衛(wèi)星短信是一種利用衛(wèi)星傳輸文字或者數(shù)據(jù)信號(hào)的通信方式,與衛(wèi)星電話相似的是,它也具有廣域通信能力,不需要手機(jī)信號(hào)塔或者網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的支持。
衛(wèi)星短信的工作原理與衛(wèi)星電話相似,但是它所傳輸?shù)男盘?hào)是數(shù)字信號(hào)而非聲音信號(hào)。首先,衛(wèi)星短信將文字或者數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào),然后通過(guò)天線將這些數(shù)字信號(hào)發(fā)送到衛(wèi)星上。衛(wèi)星接收到信號(hào)后,將其轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)接收站,接收站的天線接收到信號(hào)后將其還原成文字或者數(shù)據(jù)信息。
衛(wèi)星短信的主要應(yīng)用范圍包括應(yīng)急通信、軍事通信、新聞報(bào)道等。在這些領(lǐng)域中,衛(wèi)星短信具有非常高的實(shí)用價(jià)值,特別是對(duì)于那些需要遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)但網(wǎng)絡(luò)覆蓋不穩(wěn)定或者沒(méi)有覆蓋的地區(qū)。
總的來(lái)說(shuō),衛(wèi)星電話和衛(wèi)星短信是一種非常有用的通信方式,它們可以在各種復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行通信,而且不需要手機(jī)信號(hào)塔或者網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的支持。在未來(lái)發(fā)展中,隨著衛(wèi)星技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,衛(wèi)星通信將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用和推廣。
建議方面,首先可以加強(qiáng)對(duì)衛(wèi)星通信技術(shù)的研究和開發(fā),提高衛(wèi)星通信系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。其次可以加強(qiáng)與國(guó)際合作,推動(dòng)衛(wèi)星通信的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化和互操作性。最后可以推廣衛(wèi)星通信的普及和應(yīng)用范圍,使得更多的人和企業(yè)能夠享受到衛(wèi)星通信帶來(lái)的便利和價(jià)值。
總結(jié)起來(lái),衛(wèi)星電話和衛(wèi)星短信是一種利用衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行通信的方式。它們具有廣域通信能力、不需要網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的支持等優(yōu)點(diǎn),在應(yīng)急通信、軍事通信、新聞報(bào)道等領(lǐng)域中具有非常高的實(shí)用價(jià)值。在未來(lái)發(fā)展中,可以加強(qiáng)對(duì)衛(wèi)星通信技術(shù)的研究和開發(fā)、推廣衛(wèi)星通信的普及和應(yīng)用范圍等方面的努力,使得衛(wèi)星通信得到更加廣泛的應(yīng)用和推廣。
在無(wú)人區(qū)手機(jī)沒(méi)有任何2G信號(hào),更不要談?dòng)腥魏蔚木W(wǎng)絡(luò)了,只要我們帶一部衛(wèi)星電話,就可以和全球任何一個(gè)電話進(jìn)行通信,通過(guò)撥號(hào)的方式鏈接任何一部電話,好奇心作怪,可愛的驢友,肯定很迷茫,在無(wú)人區(qū)利用衛(wèi)星電話進(jìn)行通信的時(shí)候,難道衛(wèi)星電話真有這么強(qiáng)大的功能,鏈接到衛(wèi)星嗎?
一顆軌道衛(wèi)星,距離地球至少應(yīng)該有36000公里,我們的手機(jī)信號(hào),能接收到衛(wèi)星信號(hào)嗎?
能接收到,是通過(guò)什么樣的原理?
第一,衛(wèi)星通信,鏈接公網(wǎng)電話,需要一個(gè)地面鏈接站,也叫做信關(guān)站,來(lái)完成工作。
其實(shí),衛(wèi)星電話的通信,非常的簡(jiǎn)單,我們普通手機(jī)的通信,是通過(guò)基站來(lái)進(jìn)行通信,而衛(wèi)星電話的通信,是通過(guò)衛(wèi)星鏈接到地面交換站,也可以叫做信關(guān)站,來(lái)和地面上的一些終端進(jìn)行交換,信關(guān)站都有哪些作用呢?
他一方面一鏈接衛(wèi)星,接收衛(wèi)星的信號(hào),分析衛(wèi)星信號(hào)發(fā)來(lái)的信息,另一方面通過(guò)信關(guān)站會(huì)接程控交換程序,與公眾電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。
而衛(wèi)星的作用,就是一根72000公里的超長(zhǎng)電話線,那么問(wèn)題又來(lái)了,一個(gè)小小的衛(wèi)星手機(jī),如何,更強(qiáng)大的衛(wèi)星進(jìn)行通信的,一般的情況下理解,衛(wèi)星的通信,都是通過(guò)頻率來(lái)進(jìn)行傳播的,頻率的傳播,就需要強(qiáng)大的發(fā)射功能,或者是強(qiáng)大的接收功能,我們小小的手機(jī)沒(méi)有那么大的天線,怎么實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星接收功能?
第二,衛(wèi)星電話的天線那么小,是如何跟衛(wèi)星進(jìn)行通信,和鏈接的呢?
一般情況下,頻率的通信,要么增加增益天線,要么增加接收能力,很多農(nóng)村,接收衛(wèi)星電視的時(shí)候,等會(huì)用到一個(gè)鍋,剛開始用的是一個(gè)大鍋,后來(lái)用的是一個(gè)小鍋,這個(gè)鍋的作用實(shí)際上就是,增強(qiáng)地面接收能力的,總不能把衛(wèi)星電話,做成一個(gè)小鍋的樣子吧?
其實(shí)地面接收站,或者衛(wèi)星電視接收站,都是采取,擴(kuò)大地面增益接收功能,而達(dá)到收取信號(hào)的作用,而手機(jī)卻只有一個(gè)小小信號(hào)線。
所有的原理,都是相通的,那么就要增強(qiáng)發(fā)射的信號(hào),這個(gè)時(shí)候把衛(wèi)星的天線做得很大很大,具有很高的指向性和增益能力,那么,在功能非常集中的情況下,就可以聚焦覆蓋,國(guó)內(nèi)的天通一號(hào),就是這樣,衛(wèi)星上使用了一個(gè)15米左右口徑的衛(wèi)星大型網(wǎng)狀天線。
有了天上的基站,強(qiáng)大的增益功能,那么我們使用的衛(wèi)星手機(jī),就可以和正常的智能手機(jī)尺寸大小一樣,快樂(lè)的接收和發(fā)射衛(wèi)星信號(hào),打到了通信的功能,而且費(fèi)用大大降低。
第三,衛(wèi)星電話,通信時(shí)采用的什么頻率?
對(duì)講機(jī)采用的是VHF和UHF頻率,包括收音機(jī),都采用的是高頻頻率,一般都是在MHZ這個(gè)層面,聽收音機(jī)的時(shí)候也知道,在多少多少兆赫茲,而衛(wèi)星電話采用的是,超高頻率,采用的是吉赫茲,用GHZ來(lái)表示,衛(wèi)星通訊都是采用的5GHZ,來(lái)進(jìn)行通訊的,為什么采用這么高的工作頻率呢?
其實(shí)很簡(jiǎn)單,高頻率的傳輸,可以順利地穿過(guò)電離層,不會(huì)被吸收或者反射,另外,高頻傳輸在高增益天線的支持下,功率損耗極低。
還有,5GHZ以上的頻譜資源,相對(duì)完整,一般情況下不容易被干擾,保密性更強(qiáng),另外,高頻意味著大寬帶,信息傳輸頻率越高,對(duì)節(jié)約電能,提高衛(wèi)星使用壽命有很大幫助,當(dāng)然,傳輸數(shù)據(jù)也會(huì)越大,越快,特別是現(xiàn)在的圖像傳輸,更需要這樣的大寬帶。
這里再八卦一下吧!
為什么摩托羅拉,最后面臨破產(chǎn),在智能手機(jī)來(lái)臨之前,沒(méi)有堅(jiān)持到最后,包括對(duì)依星電話用戶的服務(wù),99年的時(shí)候也停止了,最后宣布破產(chǎn),就是因?yàn)槊\(yùn)和摩托羅拉公司,開了一個(gè)大大的玩笑,就是我們現(xiàn)在用的傳統(tǒng)手機(jī),地面的基站業(yè)務(wù),使得通信費(fèi),逐漸的降下來(lái),然而,摩托羅拉公司投資的,依星衛(wèi)星通信系統(tǒng),無(wú)法形成穩(wěn)定客戶群,而且通訊成本特別的高,導(dǎo)致虧損巨大,無(wú)力回天。
總共往天上發(fā)射了,66顆衛(wèi)星,為什么叫座依星電話,那個(gè)時(shí)候,投資巨大,總共投資了34億美元,最后連褲衩都虧掉了,銥星電話是按照化學(xué)里面的依原子核外的77個(gè)電子圍繞工作原理是一樣,后來(lái)設(shè)置了六條衛(wèi)星運(yùn)行軌道,發(fā)射了66顆衛(wèi)星,后來(lái)依然稱之為銥星通信,想的很美好,戰(zhàn)略布局失誤,這也是為什么后來(lái)智能電話的到來(lái),摩托羅拉沒(méi)有跟上來(lái)的重要原因之一,你們認(rèn)為呢?
不過(guò),無(wú)論如何衛(wèi)星電話,還是有他一定的市場(chǎng),至少我玩戶外,玩越野,去自駕的時(shí)候,穿越的時(shí)候,特別的需要,國(guó)內(nèi)的衛(wèi)星電話已經(jīng)在一步步崛起,而且自費(fèi)相當(dāng)給力。