¿Puede una constelación de satélites basada en LEO revivir la era de la radio o la televisión analógica?

Muchos transmisores analógicos de radio y televisión terrestre han sido reemplazados por digitales como las tecnologías TDT y DRM. Las señales de radio analógicas incluyen FM, MW e incluso SW. Aunque la calidad de recepción de la tecnología digital supera con creces a la de los analógicos, los receptores analógicos son mucho más baratos y adecuados para los países en desarrollo.

Debido al cumplimiento del estándar DVB, incluida la implementación de corrección de errores de reenvío, los receptores de radio digital y TDT todavía no son una taza de té para la mayoría de las personas. Para las personas que viven en países en desarrollo, OTT todavía no es una opción viable para la masa, ni como transmisión de datos de costos.

Las antenas terrestres tienen patrones de señal omnidireccionales, pero una antena de base satelital propuesta puede polarizarse direccionalmente, lo que reduce el enorme requisito de potencia. Una emisora ​​puede enviar datos al transmisor analógico basado en satélite a través de Starlink.

¿Puede una constelación de satélites basada en LEO revivir la era de la radio o la televisión analógica? ¿Es siquiera practicable?

¡Eso casi suena como la transmisión de video a través de Starlink! Se requeriría demasiada energía en las frecuencias utilizadas para los canales de televisión analógicos.
¡Interesante pregunta! No estoy seguro de que la demodulación de TV digital sea más cara que la analógica. Las radios digitales son fundamentales para los teléfonos celulares y los chips GPS, por ejemplo, y pueden tener anchos de banda de MHz a decenas de MHz. Son de producción masiva y, por lo tanto, baratos. La forma más económica de construir un receptor para transmisión analógica probablemente sería implementarlo también digitalmente. Con las implementaciones de procesamiento de señales DSP y FPG, el costo será bajo. Lo que es caro son las pantallas gigantes necesarias para aprovechar al máximo el potencial de la DTV.
Entonces, una pequeña caja que recoge la televisión del cielo o del suelo y la alimenta a un teléfono (que muchas personas en áreas rurales y entornos del tercer mundo tienen (a menudo incluso antes de tener acceso al agua potable) será la manera de Creo que es mucho más barato que ellos comprando televisores dedicados, usen cualquier dispositivo de pantalla que ya tengan.
El receptor digital utiliza modulación digital y técnicas de corrección de errores que complican el hardware del receptor y lo hacen mucho más costoso. La transmisión de datos de costos, por lo tanto, no es adecuada para una amplia audiencia.
@fred_dot_u: Suena lógico, el requisito de potencia será mayor, pero es factible en primer lugar.
Si quisiera revivir la radio y la televisión analógicas, ¿en qué frecuencias se transmitirían tales transmisiones? En algunos países, cuando se abandonaron los servicios de radio y televisión analógica en favor de los servicios digitales, las frecuencias de radio utilizadas para los servicios analógicos, en particular las utilizadas para la transmisión de televisión analógica, fueron vendidas por los gobiernos a empresas de telecomunicaciones para que pudieran ser utilizadas para Redes de telefonía móvil/celular.
"No es que lo harías , pero podrías " lo digital es mucho más resistente al ruido a niveles de potencia mucho más bajos.
No me estoy enfocando en el espectro para transmisión de radio ni en la comparación de costos de los receptores. GEO sat es la opción para la comunicación, pero la constelación LEO sat mantendrá la señal y la distancia de Tx a Rx dentro del alcance de la radio analógica Tx. Una señal de TV de 10 KW tiene una cobertura radial de unos 60 KM.
@seccpur, si no está pensando en el costo de los receptores, entonces debería considerar eliminar el "adecuado para países en desarrollo" en su declaración del problema.

Respuestas (3)

¿Puede una constelación de satélites basada en LEO revivir la era de la radio o la televisión analógica?

Sí, potencialmente.

¿Es siquiera practicable?

No, en lo más mínimo, al menos no para la televisión. Para la radio FM, puede obtener un canal que funcione con 100 satélites a 2000 km y 4 kW cada uno.

Según la predicción de la cobertura 'utilizable' de los servicios de radio FM, una radio FM con una antena de varilla recibirá FM ESTÉREO a un nivel de potencia de aproximadamente -75 dBm, que es aproximadamente 3E-11 Watts. La antena de varilla es más corta que una longitud de onda, pero formará parte de un circuito de tanque LC resonante , por lo que su sección transversal de recepción será del orden de una longitud de onda cuadrada. Digamos que es un tercio de eso, o solo 3 m^2.

Predicción de la cobertura 'utilizable' de los servicios de radio FM

nota: Las antenas de varilla de radio FM no son realmente direccionales. Si los apunta verticalmente, no recibirán desde el cenit sino desde los lados. Por lo tanto, nuestros satélites utilizarán haces anchos e inclinados hacia adelante, hacia atrás y hacia los lados, y se saltarán el nadir para excitar mejor las antenas de varilla vertical.

Entonces, necesitamos 1E-11 W/m^2 sobre una franja de tierra que digamos 10,000 x 40,000 km^2 o 4E+14 m^2 o un total de solo 4000 Watts si pudiera distribuirlo uniformemente.

Eso suena increíble, pero parece ser una verdad vaquera esférica y al revés.

Pero agreguemos un factor de 100 por diversión y digamos que hay cien satélites en una constelación multiplano de baja inclinación a una altitud de, digamos, 2000 km. Esta vieja trama de SpaceX Starlink (cuando estaban pensando en órbitas más altas, de la constelación de 4425 satélites de SpaceX, ¿cuál es el método para la locura? ) dice que para una altitud de 1000 km tienes un radio útil de aproximadamente 1000 km. Usaremos el mismo triángulo y diremos que cada satélite tiene una huella de orden) 𝜋 2000^2 o 1.3E+07 km^2 que es el 3% de nuestra huella de 10,000 x 40,000.

Por lo tanto, cien satélites de transmisión de FM de 4 kW, dirigidos en un haz anular o cónico, deberían poder brindar una recepción de FM bastante buena para el mundo en desarrollo. No será excelente, puede haber interrupciones ocasionales (puede ser más como escuchar Short Wave que Sirius XM), pero ciertamente puede funcionar.

Un panel solar de 8 kW no es nada despreciable (4 kW de potencia, el 50% del tiempo en eclipse), es bastante grande, como 25 m ^ 2 aproximadamente. Y la antena, aunque en su mayoría dipolos de peso muy ligero, no tendrá un tamaño trivial. Pero será mucho más pequeño que el discutido en las respuestas a ¿ Por qué los satélites AST SpaceMobile tienen antenas mucho más grandes que Starlink, mientras que ambos apuntan a proporcionar cobertura de red en cualquier parte de la tierra?

Por lo tanto, revivir una frecuencia de radio FM analógica es factible, pero si está buscando hacerse rico rápidamente, no funcionará tan bien.

método a la locura

Fuente: antiguo archivo de la FCC de SpaceX, de la constelación de 4425 satélites de SpaceX: ¿cuál es el método para la locura?

Este razonamiento parece suponer que los satélites no se mueven. Sin embargo, como no son GEO, se mueven (muy rápido, ~7Km/seg para sáb a H=2000Km). Para continuar con el método de cálculo anterior, si la cobertura es un círculo (plano) de R=2000Km, el tiempo de vuelo sobre la cobertura es de aproximadamente 9,5 minutos, en la mejor configuración. Para un servicio de radiodifusión, los receptores deben poder cambiar frecuentemente de satélite (y de frecuencia) para brindar continuidad al programa.
"Una franja de tierra de 10 000 x 40 000 km²..."(?) ¡La masa terrestre total de la Tierra es ~ 150 millones de km²!
@NgPh Hay un desafío en la región de superposición, pero no es tan malo como crees. Esta es la radio FM y las radios FM usan bucles de bloqueo de fase para recibir. Se conectará a la frecuencia portadora más fuerte dentro de su paso de banda. Siempre que las portadoras se desplacen una pequeña cantidad, ~ unos pocos kHz, no se confundirán. Si bien es posible que una radio AM/FM de 9 transistores antigua no tenga un PLL, cualquier cosa que tenga un chip sí lo tendrá. FM es increíblemente bueno para rechazar todas las señales excepto las más fuertes. Hay una larga y triste historia sobre su invención y adopción tardía.
@NgPh ...de la radio FM. ( Edwin Howard Armstrong ) Dibujé una vaca esférica en la parte posterior plana de un sobre para un cálculo de orden de magnitud. Todos los argumentos o quisquillosos menores que un factor de 10 se descartan sumariamente :-)
por lo tanto, en su sistema de testaferro, el efecto de velocidad LEO en la radio FM sería como el que experimentamos al conducir largas distancias, dejando ocasionalmente un área de cobertura y moviéndose a otra. Salvo que la frecuencia de caídas sería mayor (la de 9,5mn es la configuración ideal), más irregular y menos intuitiva. Tomo nota de que asumes que cada satélite tendrá una frecuencia distinta (aunque transmiten el mismo contenido).
Soy un ingeniero jubilado y holgazán, por lo que soy un fanático de los enfoques en el reverso del sobre. Eso lo dije a mis jóvenes ingenieros, un ingeniero que tiene confianza en sí mismo debe dominar el arte de los cálculos aproximados.
@NgPh Propuse que la frecuencia de la portadora se desplace solo unos pocos kHz, ¡pero el ancho de banda de una señal FM estéreo es de aproximadamente 75 kHz! Por lo tanto, no se trata exactamente de "frecuencias diferentes", no tocaría la perilla ni necesitaría sintonizar con precisión, es solo un truco simple para ayudar a la radio FM a distinguir entre diferentes satélites. Si estás escuchando 101.5 FM, no importa si es 101.505 o 101.495 MHz. Puede ver la composición de la señal de FM aquí y aquí, por ejemplo.
Estoy perdido. Primero, asumo que 75kHz es la desviación de frecuencia y no el ancho de banda (ver regla de Carlson). Si 2 satélites (por ejemplo, una configuración mientras que la otra se eleva por encima del horizonte) pueden transmitir radio FM en portadoras cercanas por kHz, ¿por qué tenemos el espaciado de canal de 200 kHz citado a menudo (para una desviación de +/- 75 kHz)? Lo siento, la planificación de FM es un recuerdo tan desfalleciente para mí.
@NgPh El espaciado de 200 kHz permite al oyente escuchar la estación más débil al sintonizar un canal diferente. Si hay una señal fuerte y una señal débil (p. ej., las torres están a 0,5 km y 50 km de distancia), el oyente puede escuchar fácilmente la que quiera sintonizando de una a la otra, y la más fuerte no interfiere con la recepción de la más débil. Aquí es todo lo contrario; queremos que la señal más fuerte BLOQUEE a la más débil. QUEREMOS interferencia.
"QUEREMOS interferencia" (?). La modulación FM no puede hacer ese truco. Si se refiere implícitamente al "efecto de captura" de FM, tenga en cuenta que no hay "bloqueo" (=reducción a cero) de la señal más débil. Hace que su salida parezca un ruido aleatorio para que su oído no pueda escucharlo (como voz o música). Pero su calidad general (S/N) se degradará. Puede aprovechar el efecto de captura de FM en algunas aplicaciones especiales (por ejemplo, MIC inalámbrico), pero no en sonido strereo de alta calidad. De lo contrario, el UIT-R está completamente equivocado en su recomendación sobre las relaciones de protección Rec (cf. UIT-R BS 412-9, 1998).
Mi memoria está volviendo. Los 200kHz son canalización (no espaciado). Las estaciones de FM que transmiten varias portadoras las espacian a nx200kHz, n>=2. En áreas congestionadas de frecuencia, lo más probable es que n=2. Compruebe dónde vive si esto es cierto (su autoridad de radiodifusión debe tener una lista de estaciones autorizadas y las frecuencias asignadas a cada una).

En el estado actual de la tecnología, la respuesta es definitivamente no: la transmisión analógica de TV y radio no abaratará los receptores.

Primero, esto se debe a que la antena del receptor no puede ser omnidireccional. Recogería demasiadas señales de muchos satélites. Una antena direccional que pueda rastrear el satélite LEO deseado y luego cambiar a otro cuando el actual desaparezca en el horizonte sería costosa (su costo representa la mayor parte del costo de una terminal Starlink).

En segundo lugar, no puede reutilizar los receptores AM/FM tradicionales debido al efecto Doppler alto y variable. Hay que desarrollar una nueva tecnología.

No estoy convencido de que nada de esto sea cierto (aparte del costo). Los receptores de FM heterodinos modernos rastrean la deriva de la señal una vez que se bloquean, por ejemplo. Por $$ suficiente, podría crear uno con una capacidad de seguimiento mucho más amplia
@CarlWithhoft, creo que el dinero es una restricción en los países en desarrollo para los cuales el OP está considerando el renacimiento analógico ;-)
Si el costo no es un KPI (índice de rendimiento clave), me pregunto qué más podría citarse para defender las transmisiones analógicas. De hecho, el factor LEO parece irrelevante en el debate sobre si existe un punto ideal para la transmisión de información analógica frente a la digital.
Por ejemplo, las antenas GPS son omnidireccionales y captan señales de una docena o más al mismo tiempo. Todos los satélites GPS transmiten exactamente en la misma banda de frecuencia y se utilizan correladores para seleccionar señales individuales . Dado que las señales de televisión atraviesan la ionosfera, no es probable que haya muchos satélites transmitiendo hacia el suelo en las bandas de televisión.
Por lo tanto, es poco probable que "Recogería demasiadas señales de muchos satélites". Esta es una conjetura no respaldada y poco probable, ¿puede agregar enlaces o fuentes de apoyo?
@uhoh, supongo que estás familiarizado con la constelación de Starlink. Entonces debe saber que la terminal Starlink debe seleccionar el mejor satélite de muchos que puede ver en el cielo a una elevación de >40°. Un terminal sin antena direccional verá muchos más satélites, por diseño. Para un servicio de radiodifusión, la geometría de la constelación LEO constituye un desafío. De hecho, ¿conocéis algún servicio de emisión vía LEO/MEO?
@NgPh la pregunta es sobre la posibilidad, no sobre la viabilidad económica. Starlink tiene que ganar dinero pronto y, al mismo tiempo, ofrecer baja latencia y alto ancho de banda a altas latitudes. La pregunta no cubre la viabilidad económica y pregunta sobre clientes ecuatoriales, con un ancho de banda de TV analógica más bajo y sin restricciones de latencia. Manzanas y naranjas, una no prueba/desmiente a la otra. No es una pregunta fácil de responder, por lo que las generalizaciones amplias, amplias y sin fundamento no servirán.
@uhoh, "Aunque la calidad de recepción de la tecnología digital supera con creces a la de los analógicos, los receptores analógicos son mucho más baratos y adecuados para los países en desarrollo". Si elimina el aspecto económico, la pregunta no tiene sentido (al menos para mí). Respondí precisamente esto: ¿por qué no aprovechar el receptor más barato que acepta una calidad de transmisión inferior? Uno de mis puntos es que, técnicamente, el sistema de antena no puede ser omnidireccional y eso anulará el argumento económico. ¿Estás desafiando esto?
@NgPh siempre que las preguntas sean claras y respondibles, no tienen que tener sentido; son simplemente preguntas. Estamos invitados a responderlas o no responderlas. He agregado una respuesta ahora. Ciertamente, nadie intentaría esto, pero al menos aborda la cuestión cuantitativamente.
@uhoh, la pregunta es clara (para mí). Solo cuando decide ofuscar el aspecto económico que ya no tiene sentido. En su Respuesta, afirmó que LEO tiene el potencial de reactivar la transmisión analógica. En aras de la argumentación, ignoremos la economía (ya sea en el costo de los receptores o en el costo del segmento espacial), digamos que para un servicio público a un país no le importa el costo, ¿le aconsejaría a ese país que "revivira"? ¿cosa análoga?
@uhoh, es bueno que nos estimulemos intelectualmente. ¿Podemos converger a la siguiente conclusión: es factible, pero las personas/gobiernos no lo harían por razones económicas?
@NgPh ¡Sí, creo que podemos! Es posiblemente factible, no es imposible, pero parece una idea muy mala y horrible dada la tecnología satelital actual. :-)

La radio FM (con una portadora cercana a los 100 MHz) es bastante local (el horizonte visible es casi el límite). Depende de las autoridades locales permitir la transmisión analógica de FM en la banda de 88-108 MHz y depende de las empresas locales encontrar un modelo comercial viable, sin necesidad de tecnología espacial. Un transmisor de unos pocos kW es muy barato y funciona perfectamente.

Mi país (Bulgaria), aunque no es realmente del tercer mundo, retrasó su transición a la radio digital por una variedad de razones, hasta el punto de que se volvió inútil: tanto las estaciones de radio FM establecidas como las nuevas surgieron en línea, la conexión a Internet móvil es aceptablemente barata y todos tienen en su teléfono. La transición a la radio digital es costosa y nadie ve ningún sentido en pagarla.

Es por eso que todavía escuchamos la radio FM analógica, incluidas 2 estaciones controladas por el gobierno y bastantes estaciones privadas.

Si uno quiere establecer una nueva estación, puede obtener una frecuencia de FM bastante barata. Y ya nadie molesta.

En resumen, la radio FM está viva y coleando sin ninguna ciencia espacial involucrada.

¿Qué pasa con la televisión analógica? Bueno, de alguna manera logramos la transición de la televisión analógica a la digital. La banda de TV ya está reocupada por la transmisión digital. Ya no se le permite transmitir televisión analógica, sin importar si lo hace desde un satélite.

E incluso si hablamos de un país donde la televisión digital no está sobre la mesa, su audiencia potencial necesitará encontrar receptores de televisión analógica.

Y el tipo habitual de televisión por satélite es bastante popular exactamente en los países en desarrollo. Así que tampoco hay modelo de negocio.

MW y SW: realmente no juegan bien con el espacio.

Primero, se necesitan antenas bastante grandes para ellos (no aptas para un satélite). ¿Qué tal 50 m para un dipolo simple?

Y segundo, la misma ionosfera que hace posible la recepción de MW/SW en el horizonte hará que un Sat MW/SW sea todo un desafío.

Un rápido paseo por la banda MW/SW revela una gran cantidad de estaciones de todo el mundo vivas y transmitiendo. Estos también están vivos y el espacio no ofrece ninguna mejora posible.

Las peculiaridades de las bandas MW/SW las hace seguras ante cualquier intento de digitalización.

Estoy de acuerdo en que FM TX todavía está de moda, pero los terrenos accidentados y los edificios de gran altura pueden crear regiones de sombra, donde el rango de señales de tx terrestres es limitado en tales áreas.
@seccpur esto no es nada nuevo en el mundo FM y el espacio preferirá no resolver gran parte de eso.
@fraxinus, Buena observación (la radio FM no está muerta). Una razón por la cual, en comparación con la transmisión de TV (no solo en Bulgaria) es porque ocupa solo un espectro de 20 MHz. No olvidemos que el verdadero beneficio de la digitalización es la eficiencia del espectro, que para la transmisión de TV (UHF) sirvió para asignar más espectro a las poderosas empresas de telefonía móvil. Volviendo a la pregunta original de "revivir" (algo que está muerto o en estado terminal), por ejemplo, FMTV, no veo ninguna razón potencial, ya sea técnica, económica o institucional, de la infraestructura LEO (o de lo contrario).
Por supuesto, cosas como imágenes ( el facsímil por radio o "radiofax" es bastante antiguo y fue una herramienta fundamental en la transmisión de datos históricamente, y es al menos un esquema de modulación digital que transmite 1 y 0 en la banda de HF. en.wikipedia.org/ wiki/… y en estos días los radioaficionados todavía usan el código morse y algunos otros esquemas de modulación digital en las bandas de HF, pero la radioafición no es una radio comercial.
Ahora me doy cuenta de la lógica algo oculta de seccpur . La ventaja potencial de LEO es la geometría de gran altura. Como apunta fraxinus , el desvanecimiento ionosférico jugará en contra de la radio FM y FMTV (si nos mantenemos en VHF/UHF). Lo que gane al evitar las sombras y los bloqueos, lo devolverá en términos de desvanecimientos de centelleo. ¿Pasar a bandas más altas para evitar impactos ionosféricos? Pagará en pérdida de espacio, interferencias entre sistemas (y correrá el riesgo de estar en el radar de los operadores móviles).
¿Puede una constelación de satélites basada en LEO revivir la era de la radio o la televisión analógica?
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