發布時間:2022-09-13作者來源:金航標瀏覽:9082
第一,傳統的衛星通信協議和通信頻段都與地面移動通信網絡不同,在基帶處理、射頻電路和天線設計上都有所差異;
第二,手機要想支持衛星通信,首先需要硬件支持。
iPhone 14可能將采用支持衛星通信的客制化的高通X60基帶芯片。
并且,蘋果的這個功能有獨占期。如果其他智能手機品牌也想加上支持衛星通訊的功能,可能采用X65基帶芯片。
第三,由于移動通信衛星與地面的距離在幾百公里(LEO軌道)到2.7萬公里(GEO軌道)之間,因此傳統衛星電話的最大發射功率都需要在2瓦以上,而作為消費電子產品的手機,按照大多數國家政府規定的標準,在FDD模式下最大發射功率不能超過23dbm,即200毫瓦,在TDD模式下最大發射功率不能超過26dbm,即400毫瓦,在過去由于技術的限制,通信行業從未想過讓發射功率如此小的手機直接與衛星進行通信。
mate50與iPhone14衛星通信功能對比
Mate50通過北斗衛星發送短信的功能如何使用?
蘋果iPhone14衛星通信功能使用;
按照通信衛星運行的軌道不同,衛星通信(系統)可分為:
衛星通信系統由空間段、地面段和用戶段三部分構成:
衛星通信作為無線電通信形式的一種,信號的中轉和傳輸也要依賴與不同頻段的無 線電波。在地面雷達系統的應用中,IEEE 標準中將無線電波劃分為 VHF、UHF、L、 S、C、X、Ku、Ka 以及 EHF 等頻段。在實際應用當中,上述頻帶中僅有一小部分被 分配給雷達應用,大部分頻帶由國際電聯(ITU,International Telecommunication Union)的世界無線電通信大會分配給空間無線電應用,雷達頻段和空間無線電頻 段對應關系如表 1 和表 2 所示。為保證無線電頻率這一稀缺資源能夠得到合理有效 的利用,ITU 將全球劃分為三個頻率區域,中國位于其中的 III 區。
根據不同業務類型對無線電頻段也有大致的劃分:C 頻段(4GHz~8GHz)、Ku 頻段 (12GHz~18GHz)和 Ka 頻段(26.5GHz~40GHz)是目前衛星通信系統中使用最廣泛 的頻段,C 頻段和 Ku 頻段主要用于衛星廣播業務和衛星固定通信業務,帶寬有限且 利用較早,目前頻譜的使用已趨于飽和;Ka 頻段主要用于高通量衛星,提供海上、 空中和陸地移動寬帶通信。Q/V 頻段將是未來衛星通信領域爭奪的重點,目前 ITU 正在制定 NGSO 衛星通信中使用 Q/V 頻段的頻譜共享規則,以確保 NGSO 系統與 GSO 系統以及其他 NGSO 系統能夠共存,值得注意的是 2020 年 1 月 16 日銀河航天成功 發射的 5G 星座的首發星是全球首顆 Q/V 頻段的 NGSO 通信衛星。
低軌衛星通信系統的特點與優勢
與傳統的地球靜止軌道衛星通信系統相比,低軌衛星通信系統最顯著的特性在于其 衛星工作軌道高度和系統復雜程度的不同,從而帶來單星技術、規模、成本上的差 異,最終影響系統建設與運營成本以及系統可靠性。低軌衛星通信星座的技術特點, 也將影響系統的通信質量,對地面終端設備也提出了不同的技術和性能要求。此外, 低軌衛星通信系統可以采用蜂窩通信、點波束、多址、頻率復用等技術,且通信具 有全球覆蓋、低延時等方面的優點,可以支持在線游戲、視頻通話等實時或近實時 數據傳輸,在與地面通信骨干網融合后可能將催生出新的應用場景。
從技術角度來看,低軌衛星通信系統與高軌衛星通信系統之間最主要的區別在于衛 星軌道高度和單顆衛星通信能力,由此帶來的具體的技術上的主要差異表現在以下 幾方面:
傳輸時延:高軌通信衛星軌道高度為 35786 公里,每一跳(終端-衛星-終端) 通信傳輸時延約為 270 毫秒。目前主流的低軌星座的衛星大多位于 1000~1400 千米上空,其通信傳輸時延一跳約在 7 毫秒左右,考慮到其他方 面時延影響也可以做到 50 毫秒以內,與地面光纖網絡的時延相當。
傳輸損耗:低軌星座寬帶衛星軌道高度約為靜止軌道衛星軌道高度的 1/30, 則低軌衛星信號自由空間損耗比靜止軌道衛星少 29.5dB,這是低軌衛星系 統實現終端小型化和高速數據傳輸的基石。
星下點移動速度:地球靜止軌道衛星運動速度與地球自轉速度相同,衛星 24 時繞地球一周,相對地面靜止;低軌衛星運動速度約為 7.5 千米/秒,衛 星 85~115 分鐘繞地球一周,相對地球表面高速運動,從而帶來多普勒頻移、 地面終端天線指向跟蹤、波束間切換等技術問題。
波束覆蓋:高軌通信衛星軌道高度高、對地視場大,部署 3 顆衛星即可實現 對南北極點以外的全球覆蓋;低軌通信衛星軌道高度低、單星對地覆蓋較小, 必須通過多星組網才能實現全球覆蓋,避免遮擋帶來的通信干擾問題,但也 會因頻率復用難度增大帶來對通信體制更高的要求。
衛星容量:低軌衛星通信系統單星體積小、重量輕,通信能力弱,但整個系 統通信容量較高。如 OneWeb 星座系統單個衛星設計質量僅 125kg,單星容 量約為 10Gb/s,整個星座將具有 7Tb/s 的容量。Viasat-3 衛星系統由三顆 衛星組成,單顆衛星設計重量約為 6400kg,單星容量約為 1Tb/s,整個系統 具有 3Tb/s 的容量。
系統可靠性:低軌衛星通信系統可靠性更高。第一,低軌星座衛星數量龐大, 且分布于多個軌道面,任意一顆或幾顆衛星損壞不會對系統造成大的影響; 第二,低軌星座系統衛星造價較低,在軌一般都有多顆備份衛星,可以隨時 代替損壞的衛星;第三,低軌衛星成本低,研制周期短,衛星體積小、重量 輕,軌道高度低,容易進行應急補網發射。
衛星通信系統建設成本包括衛星研制成本、火箭和發射費用、地面站建設成本和用 戶終端價格等主要部分。低軌衛星通信系統與傳統高軌衛星通信系統各方面的成本 也有較大的差異:
衛星制造成本:低軌通信衛星通常采用微小衛星平臺,技術難度和衛星規模 遠低于傳統高軌通信衛星,單星研制成本顯著降低。采用與汽車、飛機等高 端工業產品類似的流水線、批量化的方式,是低軌衛星通信系統建設的必要 要求,也有利于單星制造成本的降低。OneWeb 系統單星研制成本大約在 60 萬美元左右,而高軌 ViaSat 系統的單星造價約為 3.6 億美元,整個系統造價約為 10.8 億美元,而美國軍用 AEHF-4 衛星單星造價更高達 18 億美元。
火箭和發射費用:低軌衛星系統衛星數量眾多,需多次發射才能將全部衛星 送入軌道,因此發射費用在系統建設中占有很大比重。Oneweb公司與阿里安 航天公司簽署了總價值超過10億美元的21次發射合同。ViaSat-2衛星發射和 保險費1.7億美元,ViaSat-3衛星發射和保險費用與ViaSat-2衛星基本相同, 三顆衛星共需要5.1億美元。
地面站建設成本:地面站由測控站、關口站和控制中心三種類型地球站構成。 Oneweb衛星測控站設在高緯度地區,天線口徑為2.4m或以上;在全球將部署 55~75個衛星關口站,每個關口站配臵十多副口徑超過2.4m的天線;系統將 在美國和英國設臵至少兩個獨立控制中心。Viasat-1系統容量僅150Gb/s, 設臵了21個關口站,關口站配臵一副7.3米Ka頻段天線,可推算出容量為 3Tb/s的Viasat-3星系統關口站數量將達到數百個,且至少有3個測控站對應 3顆不同衛星。
對于低軌衛星通信系統而言,空間段和地面站建設可以在現有的技術框架內找到成 本控制方案;考慮廣闊的應用前景,運營商也可以接受稍高的一次性資本開支。而 用戶終端的成本是決定衛星系統能否取得商業成功的關鍵,目前高軌通信衛星的固 定終端價格約為 3000 美元,便攜式終端價格約為 28000 美元。低軌衛星通信系統 地面終端的天線需對衛星信號進行跟蹤,并保證在衛星切換時信號不中斷,增加了 終端天線的技術難度,用戶很難接受數萬甚至數十萬美元的終端產品,這對低成本 雙拋物面天線或相控陣天線技術提出了更高的要求。
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