Uydu İletişiminde Spectrum'ı Söyle

Uydu internet, genişleyen bağlantıya genişleyen bölgelere, kara fiber veya kablonun ekonomik olarak ulaşamadığı bölgelere kritik bir altyapı olarak ortaya çıktı.Deniz ve aeronautical ağlardan kırsal topluluklara ve felaket kurtarma operasyonlarına, uydu sistemleri muazzam mesafelerden, sinyalin ineneğe ve düşmanca bir elektromanyetik ortama sahip olmalıdır.Modern yüksek hızlı uydu verileri iletim uyarısında bulundu.0).

Gürültü spektrumu tek bir yöntem değil, müdahalede olağanüstü faydalar elde etmek, güvenlik ve çoklu erişim. Teorik temel, gönderilen bilgilerden çok daha geniş bir bant genişliğine dayanıyor.Bu, kanal kapasitesinin bant genişliği ve sinyal-to-noise oranıyla artış gösterdiğini gösteriyor; bu, sağlamlığa göre bu ticareti sömürüyor.

Bu makale, yay spektrumunun ardındaki ilkeleri araştırıyor, iki birincil uygulama – Aşırı veri oranlarına karşı direniyor ve 5G-terrestrial ağları (NTN) gibi sonraki nesil mimarileri (NTN) ile entegre ediyor.

Spectrum Teknolojisinin Prensipleri

Konvansiyonel dar bant iletimi, sinyal enerjisini minimum bir banta yoğunlaştırır, daha dar bant müdahalesine duyarlı hale getirir, eavesdrop ve sinyal fading.Grup spektrumu, yüksek oran bandı ile enerjiyi kasıtlı olarak genişletebilir, böylece sinyalin istenmeyen alıcılara bile görünebilir. Amaçlanan alıcı, yayılma kodunu veya umut verici, alınan sinyali bilmek ve alınan sinyali tekrarlayabilir ve orijinal verileri yüksek sadakatle geri alabilir.

Anahtar parametreleri, [[0) İşleme kazancını içerir), bu tür kanal genişliğinin taban bantına oranı olarak tanımlanır ve müdahale ve reçetleme riskini azaltır, ancak daha fazla bant gerektirir.For satellite connectionsing gain[tr|Dönetici][- GHz) ve Ka (26-40 GHz), yay spektrumu karasal hizmetlerle birlikte bir müdahale riskini azaltır ve bitişik uydulardan daha fazla tasarruf sağlar.

spread spektrumu ayrıca, farklı veya uzun vadeli çoklu erişim (FDMA) veya zaman-division birden fazla erişim (TDMA) gerektirir, birden fazla kullanıcı aynı geniş bant kanalını kullanarak aynı geniş bant kanallarını aynı anda paylaşıyor ve frekans-division çoklu erişim (FDMA) veya zaman-division birden fazla erişim (TDMA), CDMA, sabit frekans veya zaman koordinasyonu gerektirmez, uydu ağ yönetimini basitleştirir ve patlamalı trafik senaryolarında desteklemektedir.

Frekans Hopping Spectrum (FHSS)

FHSS'de, bu sinyalin taşıyıcı frekansı, bir dizi önceden belirlenmiş frekans arasında hızla ilerliyor; hem de verici hem de alıcı tarafından bilinen bir dizi.FHSS, özellikle de milisaniyelere karşı etkili. eğer dar bir bant müdahale eden bir sonraki umut frekansı tahmin edemezse, sadece küçük bir kısmını geri alabilir;

FHSS'yi kullanarak Uydu sistemleri genellikle doğrulayıcı performans sağlar (Döneticileri ve daha karmaşık senkronizasyonu gerektirir) veya [[Döneticileri:2)fast umutlu[Dönlendirmeler[Dönlendirmeler için 3Dönlendirmeler) Daha yüksek anti-jam performansı sağlar, ancak daha sofistike sentezleyici ve daha sıkı senkronizasyon gerektirir. Iridium uydu, örneğin FDMA/TDMA/TDMA’nin bir kombinasyonunu kullanır, ancak aynı zamanda sağlamlığı artırmak için frekansları kullanır.

Doğrudan Sequence spread Spectrum (DSSS)

DSSS, her veriyi yüksek çözünürlüklü bir pN kodu ile çoğaltarak sinyali yayıyor, bu efekt otomatik olarak herhangi bir müdahaleyi yayarken, PN kodun diğer kodlarıyla düşük zamanlara sahip olduğu için, aynı PN kodun senkronize edilmesi için aynı renkte bir çoğaltma kullanılıyor, CDMA'nin temelini oluşturuyor.

DSSS, çoklu empati bileşenlerinin çözülmesi için uydu iletişiminde yaygın olarak kabul edilir - binalardan, araziden gelen yansımaları veya uydu gövdesinin kendisi, alıcıya varılması için sinyalin gecikmiş kopyalarına neden olur.

[FONT:0) DSSS'de [DÜDÜDÜSTRİYE) elde edilen kazanç oranı genellikle 10 log10 (çip oranı / veri oranı) ile sınırlı sayıda Mbps teklif etmek için, 1.2288 Gcps ( 3G hücresel) için, işlem kazancının 10.9 dB ile ifade edilir - zorlu koşullarda bağlantı kurmak ve bağlantı sağlamak.

Neden Spectrum Uydu İnterneti İçin Temeldir

Yüksek hızlı uydu internet, spektrumu doğrudan adreslere yayılan eşsiz zorluklarla karşı karşıyadır. Uzun vadeli gecikme (tipik olarak 25-40 ms bir geostationary uyduya veya 1-4 ms düşük Dünya yörüngesine) çok sayıda kritik alanda katkıda bulunur.

Ortak Spectrum'ta Müdahale

Uydu operatörleri, çevreci mikrodalga bağlantıları, radar sistemleri ve diğer uydu ağları ile frekans gruplarını paylaşmalı, düşük PSD ile, uydu arkası sistemleri için kullanılan en az müdahaleye neden olur, ancak diğerlerinden gelen düzenleyici organlar için doğal olarak dirençlidir.Bu özellik, spektrumun müdahalesine veya hafif lisanslı bandlara izin vererek büyük önem veriyor.[D: 1], bu sinyallerin 5 GHz ve 60 GHz grubu gibi daha fazla müdahaleye yol açıyor.

Intercept'in gelişmiş güvenlik ve Low Probability of Intercept

Çünkü yayılma spektrumu sinyali, yayılma kodunu bilmediği herhangi bir alıcıya geniş bant gürültüsü olarak görünür, bu da faydalanır:0)) ve [[FOD:2) algılama olasılığı (LPD)[D)[D)[D)[D)[Dönetici ve hükümet uydu iletişimi için, bu da yararlanılır:) Ticari uydu internet sağlayıcıların da kodlama olasılığı koda erişmeksizin pratik olarak kullanılabilir hale gelir.

Birden Çok Access Verimliliği Verimliliği Verimliliği

DSSS'ye dayanan CDMA, tüm terminalleri bir uydu kirişinde zaman çizelgelemeden aynı frekansta iletme imkanı sağlar.BuurFLT:0)statistik çokluxing[[Dönemli internet trafiği için idealdir –web taraması, e-posta, sosyal medya – ortalama kullanım düşük maliyetli bir kanaldır.

Fading ve Doppler Shift için Sınırlılık

Low Earth Orbit (LEO) uydu takımyıldızları, terminaller hızlı bir şekilde gerçekleşir, uydular kadar uzanır.Grup sinyalleri, özellikle doğrudan dizileme ile, bu çok dar bant sinyallerinden daha hoşgörülüdür, çünkü senkronizasyon algoritmaları kod aşamasını ve taşıyıcı frekansı bağımsız olarak takip edebilir, geniş bant bağlantılarını daraltabilir. Rake alıcıları bunu çok fazla kullanan derinlerin etkisini azaltır.

Yüksek Hızlı Uydu Data Transmissions in High-Speed Uydu Data Transmission

spread spektrumu önemli faydalar sağlarken, yüksek hızlı (Gbps'ye Mbps'nin Gbps'ye doğru) uydu bağlantılarını kullanarak, yüksek işlem için gerekli olan geniş bant dağıtım hatlarıyla çatışmayı başarabilir. Örneğin, DSSS sinyali[Döneticileri 1 GHz’i kullanarak), işlem faktörü kullanılarak, bağlantı faktörüne göre uyarlanmış olan 2 GHz'yi genişletecektir.

Başka bir meydan okuma:0) Güç yükselticileri doğrusal olmayanlığa işaret ediyor[Döneticileri).Gerekli spektrum sinyalleri yüksek zirveye sahip yüksek performanslı güç oranı (PAPR), özellikle çok fazla kodlu CDMA sistemleri. Yüksek-PAPR sinyalleri, yüksek çözünürlükte uyduruyor, bozulma ve spektral olmayan kanalları da çalıştırıyor. Gelişmiş doğrusallaştırma teknikleri - dijital predistorasyon ve Doherty güç yükselteçleri gibi - maksimum verimsiz olarak sinyal kalitesini korumak için çalışıyor.

Ayrıca, yay spektrum sistemlerinde senkronizasyon son derece kesin olmalıdır. PN kodu aşaması bir çipin bir parçasında hizalanmalıdır; 100 Mcps veya daha yüksek çip oranları için, bu, nanosaniyelerin siparişinde zaman çizelgesi doğruluk gerektirir (daha önce kırılır), terminal takip döngüleri aynı anda iki uydu ile iletişim kurar.

Gerçek Dünya Uydu İnterneti

Birkaç operasyonel uydu sistemleri, temel bir teknoloji olarak spektrumu yayıyor.TheETHFLT:0)KDMA'nın bir karışımını kullanıyor (Dördüncü sayfada) ve L-band bağlantılarında sağlamlığı umuyorlar, kanal başına 1.5 Mbps'ye kadar veri oranları elde ediyorlar.

Starlink, SpaceX tarafından işletilen, verinin birçok alt uzaydan fazla yayılmasına olanak sağlayan bir dizi yay (multi-carrier yayılması) olarak adlandırılabilir. Starlink'in 5G benzeri hava arayüzü, geleneksel yayılma spektrumu gibi özellikleri içerir ve spektrum ilkelerinden yayılan müdahale eder.

Askeri ve hükümet uydu iletişim için, [[FONT:0)Wideband Global SATCOM (WGS)) ve [[Dönetici:2) Aşırı yüksek Frekans (AEHF)[DDDDDD)[DDDDDDDDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜSÜye Olmayanlar için yüksek işlem kazanımlarını garanti altına almak için yüksek işlemle karşı karşıya.Bu sistemler aşırı operasyonel koşullarda yaylı teknoloji olgunluğunu gösteriyor.

Future: Spectrum ve 5G Non-Terrestrial Networks

5G Yeni Radyo (NR) ile uydu internetin entegrasyonu, 3GPP Bülteni 17'de standartlaştırma çabaları ve non-Terrestrial Networks (NTN) için ötesinde (NTN) NTN hava arayüzü hem de ek olarak, trans-beveyn ödeme yöntemlerinin kullanım süresine göre (bent-or) ve yüksek çözünürlükte (m) uydular için (x) uydular.

Bir umut verici yaklaşım şu:0)spread-OFDM), verinin frekans alanında altkarrierlere yayıldığı, DSSS cezası olmadan frekans çeşitliliği sağlamak. Başka bir şey müdahale etmek için:2non)-orthogonal çoklu erişim (NOMA)), uydu kirişlerinde daha büyük bağlantı yoğunluk sağlar.

Yapay zeka (AI) ve makine öğrenimi (ML) aynı zamanda alana giriyor: Diskli ağlar, düşük çapraz-korelasyon için kod nesli optimize edebilir veya en iyi umut dizilerini seçmek için müdahale kalıpları tahmin edebilir.Bu akıllı yayılma spektrum sistemleri, uydu bağlantıları gerektirdiği sağlamlığı korumak için dramatik bir şekilde artırabilir.

Son olarak, kuantum anahtar dağıtım (QKD) ve yay spektrumu, yüksek oranda güvenli şifreleme sağlamak için bir araya gelir. hala bebeklik içinde olsa da, bu tür sistemler koşulsuz güvenlik gerektiren bir önceki teorik konsepttir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Geniş bantlı sistemlerde geniş bantlar üzerinde güvenilir iletişim sağlamak için yüksek hızlı bir şekilde uydu internetin temel frekansından (Q/V ve W) ve geniş bantlarla entegrasyonun arttırılmasını sağlamak için, kablosuz ağların güvenlileştirilmesi ve en yüksek seviyedeki bağlantıların oluşturulması için gerekli olan temel bilgiler, kablosuz ağların, yüksek frekans gruplarının (Q/V ve W) ve yüksek frekans gruplarının (Q/V ve W) ve sıkı entegrasyonun nasıl yaygınlaştırılması için gerekli olan kablosuz ağların oluşturulmasına yardımcı olacaktır.

[FONT:0) Daha fazla okuma için, IEEE İletişim Dergisi'ne uydu iletişim konusunda özel konular, [[Üye Olmayan İletişim Kılavuzu[DÜye Olmayanlar İçin 3GPP Teknik Raporu 38.811).