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[科普知识] 关于马应龙Star-Link 项目的严肃科普

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tangotango

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楼主
 楼主| 发表于 2018-3-2 11:43:58 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
      最近马应龙的Star-Link 项目讨论帖子大火，不过各参与爱友虽然都有扎实的基本理工科技处，但对基本通信概念的理解歧义很多，造成很多讨论互相都是鸡同鸭讲。作为通信专业从业人员，我觉得有必要在这里集中澄清一些基本概念，免得大家在错误的概念基础上陷入抬杠。
- C0 ~1 D8 b- @4 L! j1 A( Y
8 P5 U8 v; N: }) _9 T1 t3 G3 W8 y1.“alias不是卫星对环境的影响，是环境把数字通信的脉冲“磨平”、“搅浑”了”@晨枫：5 e/ n. Y/ V0 _5 H
数字通信的脉冲是在基带（数据源）这侧的形式，要进行无线发射还需要把脉冲的信号调制到射频（高频段）的幅度（现在较少用）、相位、频率等，: Q0 p- ~, k' }2 T* `+ _
当然调制前还要进行编码。因此环境的因素存在，例如路径损耗、衰落、干扰对无线信号的某种扭曲，会使解调制（从模拟波形恢复到数字信息）中出现错误，但不存在把”脉冲“磨平，因为脉冲的频谱无限大，本身除了在激光通信之外是无法在无线电频段直接发射的。
5 m  t+ r" V& Q  Q  j1 b$ T$ g# S
2。  关于信噪比、地面终端发射功率、所能达到的信道容量的计算 @ 陈王奋起挥黄钺9 a& {/ t8 n' x* f& X
  帖子“大家觉得Musk的星联项目靠谱么？“以及”star-link”这两个主题下的所有相关计算都没有考虑天线的增益。
1 d. x! y; G& v( J
. [5 A! U4 \" C. e“下行还好，卫星功率做到几百瓦没有什么问题，上行要一个小盒子产生几百瓦，考虑到发射效率30%左右，恐怕要准备3千瓦的大盒子”
0 n& g5 k; c( P5 ^# C& a  用户终端（或地面终端）远不需要基站（VLEO通信卫星）那么大的发射功率的原因在于，基站的天线尺寸、形状设计（建立在远高于终端成本基础上）造成其信号增益远高于用户终端。我们通常的基站发射功率40瓦的话，手机发射功率只需要0.5瓦，这是在现在手机天线小到藏在手机背面都不需要伸出来的情况下，实际上现有的卫星电话，除了天线外置有20公分长，其发射功率也远要不了几百瓦，这还是在轨道高度远大于star-link的情况下。
' d7 H0 X4 E/ @# \; R3 K- Y; [$ j/ I6 f1 t+ D' ]7 k" S" K
“假定一个信道5MHz,S/N=7，理论上限带宽为15Mbit/s。。。。”" X2 ^0 T* A( V( F
首先“15Mbit/s”是信道所能允许的数据速率（信道容量），不是带宽，5MHz才是带宽。同样地，分析信噪比和信道容量也不能脱离天线。在现有的多天线乃至大规模密集多天线下，所能达到的单位带宽内数据速率（即频谱效率）为 7bits/s/Hz, 就是说350MHz频谱可以有大约2Gbps的传输速率。而且低轨卫星不需要特别高的编码冗余，因为从户外很高的角度接收信号比从城市高楼和室内环境接收信号的环境带来的各种折射反射干扰要少得多。! G6 o: `% E" O% l! Z* e6 q
“大规模密集多天线”是什么科技？其实不是，可以理解为就是“宙斯盾”的民用版，信号处理算法从雷达改成通信用的即可，在5G中基站用的32天线阵列只需要你的24寸显示器这么大。+ ]) S* H6 j* _) l/ }
# q6 k6 y( N. v* @) W
小结：靠高发射功率提高信噪比的年代早就过去了，最近20年都是靠天线和信号处理算法不断提高信道容量的。" ]" |; h7 k1 D; g6 f
/ _6 R2 g3 b+ W
3.star-link的地面接收盒子到底是基站、路由器、还是调制解调器？/ X' |$ a" o, a
   首先当然是天线，而且是现在的多天线阵列，然后是调制解调器，这是基本功能。至于基站和AP，取决于用户只需要接入单个手机、电脑还是无线接入多个，能接入多个就算AP了。其实算不上路由器，因为从这个地面盒子出发同时只能连到1-3个卫星，它没什么多个路由可选。如果允许多个地面盒子采用地面中继的方式连到卫星，那倒可以称得上路由器。
/ l& S/ {% U  m

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看客
  • TA的每日心情
    衰
    2017-12-15 09:06

    • 签到天数: 2 天

    [LV.1]炼气
    沙发
    发表于 2018-3-2 15:41:41 | 只看该作者
    呃，中国也要建了，不过卫星只有300颗...
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    colin1992
  • TA的每日心情
    奋斗
    2020-3-8 17:23

    • 签到天数: 94 天

    [LV.6]出窍
    板凳
    发表于 2018-3-2 15:55:06 | 只看该作者
    涨知识
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    冰蚁
  • TA的每日心情
    擦汗
    2019-6-16 23:34

    • 签到天数: 1277 天

    [LV.10]大乘
    地板
    发表于 2018-3-2 20:16:51 | 只看该作者
    本帖最后由 冰蚁 于 2018-3-2 07:55 编辑 5 n4 i' j1 Y) L5 Z+ ]7 h

    , `9 Q5 h( o6 _6 G6 |主要是天线增益难以计算，没具体数据，在整个链路上的影响也没法仔细算。所以只能按实际使用产品进行一个发射功率量级上的估算，尤其是现在的卫星互联网产品。  H5 R6 @9 ~: ~/ ], n! p

    - K& Z* g7 \7 M% {8 g) q$ M' [VLEO卫星使用40G-50GHz的频率，本身就比K波段的自由空间路径损耗要多12dB左右。这12dB 靠高度降低补了。然后V波段穿过大气层的损耗又比K波段多个3dB左右，这个靠定向波束带来的增益补上，也许还会多点。多出来的增益可能用在卫星小型化，减少卫星发射功率上。所以说，和现在的卫星互联网产品应该直接可比。但也只能这么毛估一下。
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    pcb
  • TA的每日心情
    开心
    11 小时前

    • 签到天数: 3131 天

    [LV.Master]无

    5#
    发表于 2018-3-2 21:51:46 | 只看该作者
    “本身除了在激光通信之外是无法在无线电频段直接发射的。”! t/ d9 Y% W5 _: [' @: J6 j
    . v: _) M. I# y' i
    这个也是把 脉冲信号 调幅 在激光“载波”上吧
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    冰蚁
  • TA的每日心情
    擦汗
    2019-6-16 23:34

    • 签到天数: 1277 天

    [LV.10]大乘
    6#
    发表于 2018-3-3 02:55:49 | 只看该作者
    pcb 发表于 2018-3-2 08:51) Z* L% d" i' G( r0 ]( ~
    “本身除了在激光通信之外是无法在无线电频段直接发射的。”
    ; O1 r" p' Y! w% b$ [# D& Z/ b* d9 i; ^' S# i4 \% \/ W
    这个也是把 脉冲信号 调幅 在激光“载波”上 ...

    2 L7 {0 K3 y8 @7 m光通信确实需要一个modulator。
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    mezhan
  • TA的每日心情
    慵懒
    11 小时前

    • 签到天数: 3461 天

    [LV.Master]无

    7#
    发表于 2018-3-3 09:04:04 | 只看该作者
    看客 发表于 2018-3-2 15:41
    - t3 @2 Z( O; p# t5 ]% ~呃，中国也要建了，不过卫星只有300颗...

    8 i1 m: {" }' Z0 A! g鸿雁星座：300+颗卫星 手机永远有信号
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    冰蚁
  • TA的每日心情
    擦汗
    2019-6-16 23:34

    • 签到天数: 1277 天

    [LV.10]大乘
    8#
    发表于 2018-3-3 10:18:16 | 只看该作者
    mezhan 发表于 2018-3-2 20:04
    / O- c" q7 O; X' X# y+ s鸿雁星座：300+颗卫星 手机永远有信号

    9 \9 g6 B9 y- e. V' M' D不懂这个手机永远有信号怎么个搞法
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    小书童
  • TA的每日心情
    无聊
    2018-11-26 07:18

    • 签到天数: 126 天

    [LV.7]分神
    9#
    发表于 2018-3-3 22:21:58 | 只看该作者
    痔疮膏这个名字是如何得来的？？？
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    冰蚁
  • TA的每日心情
    擦汗
    2019-6-16 23:34

    • 签到天数: 1277 天

    [LV.10]大乘
    10#
    发表于 2018-3-3 23:50:04 | 只看该作者
    小书童 发表于 2018-3-3 09:21: _- |/ _$ |3 [% Z
    痔疮膏这个名字是如何得来的？？？

    + ~7 Q  e# G/ t% q0 C6 F; B马应龙痔疮膏很有名，不知道么？
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    小书童
  • TA的每日心情
    无聊
    2018-11-26 07:18

    • 签到天数: 126 天

    [LV.7]分神
    11#
    发表于 2018-3-4 00:11:35 | 只看该作者
    冰蚁 发表于 2018-3-3 23:50
    ; \! y2 e& F" m4 @, X# x- Y马应龙痔疮膏很有名，不知道么？

    # M6 h. Q9 _. r& v$ ?0 h就是知道才问; j3 E2 l5 k+ c% y  \6 S
      r/ J$ r& A. i+ a  N! H6 u2 p2 P4 j$ U# I
    SpaceX 的老板 怎么会摊上这个名字的？
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    冰蚁
  • TA的每日心情
    擦汗
    2019-6-16 23:34

    • 签到天数: 1277 天

    [LV.10]大乘
    12#
    发表于 2018-3-4 01:34:07 | 只看该作者
    小书童 发表于 2018-3-3 11:11) i! V* ]3 _3 L, s4 p+ s# n
    就是知道才问
    # y. ~0 U& N: W: A/ U& P, n! Q8 P& Z5 q5 [
    SpaceX 的老板 怎么会摊上这个名字的？
    9 G" X2 {# q2 R0 c
    Elon Musk啊。Elon读音不就是亦龙么。Musk简称马。

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    油墨: 5.0 油菜: 5.0
    给力: 5.0 涨姿势: 5.0
    小书童
    油墨: 5 油菜: 5 给力: 5 涨姿势: 5
    全音译啊！！！！你牛！！！ 我知道了！！！！多谢解读！！！  发表于 2018-3-4 02:06
    回复 支持 1 反对 0

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    tangotango

    该用户从未签到
    13#
     楼主| 发表于 2018-3-4 10:24:34 | 只看该作者
    冰蚁 发表于 2018-3-3 10:18
    % T* P7 @* I: ~6 M不懂这个手机永远有信号怎么个搞法

    : M7 ~; p& N  M/ f) S$ J这也是扯淡，目前中国航天科技说的是用Ka波段，也就是手机本身的天线和滤波器不支持，必须外接天线和调制解调器。除非指的是专用卫星通讯手机终端。

    点评

    涨姿势: 5.0
    lorry
    涨姿势: 5
      发表于 2018-3-4 11:19
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