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)和地面測控站通信分系統(tǒng),其主要功能是完成空間飛行器的遙測與遙控信息、視頻圖像信息、天地話音信息以及空間飛行器定位信息數據和定位示位標信息等的傳輸。天地通信有地基網和天基網兩種形式。地基網是基于陸地布設測控通信站的通信網絡,而天基網是相對于地基網而言的,是把地基測控通信站搬到太空中,由太空俯視空間飛行器的通信網絡。地基站由陸上固定站、陸上車載站、海上船載站和空中機載站組成;天基站由中繼衛(wèi)星或導航衛(wèi)星和地面通信站組成。通常,地基網受布站數量的限制,通信覆蓋率比較低,而天基網由于采用高軌道中繼衛(wèi)星或導航衛(wèi)星實現空間飛行器與地面通信,所以天基網的通信覆蓋率遠大于地基網的通信覆蓋率。-天地通信目前釆用Ka、Ku、C、S、L、VHF和HF等頻段設備團。2.2.2 衛(wèi)星應急通信技術1.語音編碼 隨著數字通信技術的發(fā)展,語音數字化編碼技術得到了迅速發(fā)展。20世紀60年代國際電報電話咨詢委員會(CCITT)制定了第1個語音數字化編碼標準,即A律或卩律脈沖編碼調制(PCM)的G.711標準。此后研究開發(fā)了多種壓縮編碼技術,并形成了以波形匹配為目標的波形編碼,主要有PCM、增量調制(DM)和自適應差分脈沖編碼調制(ADPCM)和以追求人的感知效果(即追求解碼語音的可懂度和清晰度)為目標的參量編碼(主要有線性預測編碼(LPC)和多帶激勵編碼(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,如碼激勵線性預測編碼(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音編碼方式。但當編碼速率低到一定程度時,語音質量將明顯下降,其惡化程度與編碼方式有關。 衛(wèi)星通信對語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量盡可能高。 (3)編解碼時延應較短,控制在幾十毫秒內。1)波形編碼 波形編碼首先對語音波形進行抽樣、量化,然后用二進制進行編碼,其基本設想是盡可能保持語音波形不失真。這類方法有PCM、DM和ADPCM等。 最常見的語音編碼方法是PCMo它按8kHz抽樣,每個樣值依A律或卩律的對數壓擴規(guī)律編為八位二進制碼,因此編碼后的傳輸速率為64Kbit/s。 ADPCM是PCM的改進方式,為了克服PCM方式編碼后傳輸速率過高的缺點,ADPCM對輸入信號和預測信號的差值進行量化并編碼(而PCM是對每個抽樣值的絕對值進行量化并編碼),從而消除了信號的部分冗余度,降低了編碼信號的傳輸速率。其中預測器和量化器的參數能根據輸入信號的統(tǒng)計特性自適應地調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,能達到與PCM采用64Kbit/s的傳輸速率時近乎相等的通話質量。 波形編碼器結構較簡單,沒有充分利用語音信號的冗余特性,只有在較高速率上才能得到滿意的語音質量。而當編碼速率降低到16Kbit/s以下時,編碼語音質量迅速下降,因此不適用于移動通信。2)參量編碼 為了克服波形編碼信號速率高、占用頻帶寬的缺點,提出了參量編碼概念。參量編碼僅僅對反映語音信號特征的參量進行編碼并傳輸,而不對語音信號的時域波形進行編碼,從而大大降低了編碼信號的速率。 典型的參量編碼是LPCo雖然LPC的指標不能很好地滿足數字移動通信系統(tǒng)的要求,但它包含了參量編碼的基本概念,也是低速率數字語音編碼技術的發(fā)展基礎。目前,在數字移動通信中釆用的幾種高質量低速率的語音編碼,都是LPC的改進型。衛(wèi)星通信的原理是將衛(wèi)星發(fā)射到赤道上空36000km 處的對地靜止軌道上,利用衛(wèi)星上的通信轉發(fā)器接收由地面站發(fā)射的信號,并對信號進行放大變頻后轉發(fā)給其他地面站,從而完成兩個地面站之間的傳輸。事實上,一顆通信衛(wèi)星就是一個微波中繼站。
一、衛(wèi)星電話
衛(wèi)星電話是一種通過衛(wèi)星傳輸聲音信號的通信設備,它可以在地面、海上、空中等任意地點進行通信,而且不需要手機信號塔或者網絡基礎設施的支持。
衛(wèi)星電話的工作原理比較簡單。首先,衛(wèi)星電話將聲音信號轉化為電信號,然后通過天線將這些電信號發(fā)送到衛(wèi)星上。衛(wèi)星接收到信號后,將其轉發(fā)到目標接收站,接收站的天線接收到信號后將其還原成聲音信號,最終通過聽筒或者揚聲器播放出來。
衛(wèi)星電話的主要應用范圍包括應急通信、軍事通信、海洋通信等。在這些領域中,衛(wèi)星電話具有非常高的實用價值,特別是對于那些需要遠程通信但沒有網絡覆蓋的地區(qū)。
二、衛(wèi)星短信
衛(wèi)星短信是一種利用衛(wèi)星傳輸文字或者數據信號的通信方式,與衛(wèi)星電話相似的是,它也具有廣域通信能力,不需要手機信號塔或者網絡基礎設施的支持。
衛(wèi)星短信的工作原理與衛(wèi)星電話相似,但是它所傳輸的信號是數字信號而非聲音信號。首先,衛(wèi)星短信將文字或者數據信息轉化為數字信號,然后通過天線將這些數字信號發(fā)送到衛(wèi)星上。衛(wèi)星接收到信號后,將其轉發(fā)到目標接收站,接收站的天線接收到信號后將其還原成文字或者數據信息。
衛(wèi)星短信的主要應用范圍包括應急通信、軍事通信、新聞報道等。在這些領域中,衛(wèi)星短信具有非常高的實用價值,特別是對于那些需要遠程傳輸數據但網絡覆蓋不穩(wěn)定或者沒有覆蓋的地區(qū)。
總的來說,衛(wèi)星電話和衛(wèi)星短信是一種非常有用的通信方式,它們可以在各種復雜環(huán)境下進行通信,而且不需要手機信號塔或者網絡基礎設施的支持。在未來發(fā)展中,隨著衛(wèi)星技術的不斷進步和應用領域的不斷拓展,衛(wèi)星通信將會得到更加廣泛的應用和推廣。
建議方面,首先可以加強對衛(wèi)星通信技術的研究和開發(fā),提高衛(wèi)星通信系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。其次可以加強與國際合作,推動衛(wèi)星通信的國際標準化和互操作性。最后可以推廣衛(wèi)星通信的普及和應用范圍,使得更多的人和企業(yè)能夠享受到衛(wèi)星通信帶來的便利和價值。
總結起來,衛(wèi)星電話和衛(wèi)星短信是一種利用衛(wèi)星通信系統(tǒng)進行通信的方式。它們具有廣域通信能力、不需要網絡基礎設施的支持等優(yōu)點,在應急通信、軍事通信、新聞報道等領域中具有非常高的實用價值。在未來發(fā)展中,可以加強對衛(wèi)星通信技術的研究和開發(fā)、推廣衛(wèi)星通信的普及和應用范圍等方面的努力,使得衛(wèi)星通信得到更加廣泛的應用和推廣。
在無人區(qū)手機沒有任何2G信號,更不要談有任何的網絡了,只要我們帶一部衛(wèi)星電話,就可以和全球任何一個電話進行通信,通過撥號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,在無人區(qū)利用衛(wèi)星電話進行通信的時候,難道衛(wèi)星電話真有這么強大的功能,鏈接到衛(wèi)星嗎?
一顆軌道衛(wèi)星,距離地球至少應該有36000公里,我們的手機信號,能接收到衛(wèi)星信號嗎?
能接收到,是通過什么樣的原理?
第一,衛(wèi)星通信,鏈接公網電話,需要一個地面鏈接站,也叫做信關站,來完成工作。
其實,衛(wèi)星電話的通信,非常的簡單,我們普通手機的通信,是通過基站來進行通信,而衛(wèi)星電話的通信,是通過衛(wèi)星鏈接到地面交換站,也可以叫做信關站,來和地面上的一些終端進行交換,信關站都有哪些作用呢?
他一方面一鏈接衛(wèi)星,接收衛(wèi)星的信號,分析衛(wèi)星信號發(fā)來的信息,另一方面通過信關站會接程控交換程序,與公眾電話網絡進行通信。
而衛(wèi)星的作用,就是一根72000公里的超長電話線,那么問題又來了,一個小小的衛(wèi)星手機,如何,更強大的衛(wèi)星進行通信的,一般的情況下理解,衛(wèi)星的通信,都是通過頻率來進行傳播的,頻率的傳播,就需要強大的發(fā)射功能,或者是強大的接收功能,我們小小的手機沒有那么大的天線,怎么實現衛(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,很多農村,接收衛(wèi)星電視的時候,等會用到一個鍋,剛開始用的是一個大鍋,后來用的是一個小鍋,這個鍋的作用實際上就是,增強地面接收能力的,總不能把衛(wèi)星電話,做成一個小鍋的樣子吧?
其實地面接收站,或者衛(wèi)星電視接收站,都是采取,擴大地面增益接收功能,而達到收取信號的作用,而手機卻只有一個小小信號線。
所有的原理,都是相通的,那么就要增強發(fā)射的信號,這個時候把衛(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,國內的天通一號,就是這樣,衛(wèi)星上使用了一個15米左右口徑的衛(wèi)星大型網狀天線。
有了天上的基站,強大的增益功能,那么我們使用的衛(wèi)星手機,就可以和正常的智能手機尺寸大小一樣,快樂的接收和發(fā)射衛(wèi)星信號,打到了通信的功能,而且費用大大降低。
第三,衛(wèi)星電話,通信時采用的什么頻率?
對講機采用的是VHF和UHF頻率,包括收音機,都采用的是高頻頻率,一般都是在MHZ這個層面,聽收音機的時候也知道,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來表示,衛(wèi)星通訊都是采用的5GHZ,來進行通訊的,為什么采用這么高的工作頻率呢?
其實很簡單,高頻率的傳輸,可以順利地穿過電離層,不會被吸收或者反射,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,相對完整,一般情況下不容易被干擾,保密性更強,另外,高頻意味著大寬帶,信息傳輸頻率越高,對節(jié)約電能,提高衛(wèi)星使用壽命有很大幫助,當然,傳輸數據也會越大,越快,特別是現在的圖像傳輸,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,在智能手機來臨之前,沒有堅持到最后,包括對依星電話用戶的服務,99年的時候也停止了,最后宣布破產,就是因為命運和摩托羅拉公司,開了一個大大的玩笑,就是我們現在用的傳統(tǒng)手機,地面的基站業(yè)務,使得通信費,逐漸的降下來,然而,摩托羅拉公司投資的,依星衛(wèi)星通信系統(tǒng),無法形成穩(wěn)定客戶群,而且通訊成本特別的高,導致虧損巨大,無力回天。
總共往天上發(fā)射了,66顆衛(wèi)星,為什么叫座依星電話,那個時候,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里面的依原子核外的77個電子圍繞工作原理是一樣,后來設置了六條衛(wèi)星運行軌道,發(fā)射了66顆衛(wèi)星,后來依然稱之為銥星通信,想的很美好,戰(zhàn)略布局失誤,這也是為什么后來智能電話的到來,摩托羅拉沒有跟上來的重要原因之一,你們認為呢?
不過,無論如何衛(wèi)星電話,還是有他一定的市場,至少我玩戶外,玩越野,去自駕的時候,穿越的時候,特別的需要,國內的衛(wèi)星電話已經在一步步崛起,而且自費相當給力。