Satellit MIMO-udstyr til folket?

Elon Musks Starlink udstyr benytter storskala MIMO - ikke en parabol!

Findes der andet forbrugerelektronik som anvender storskala MIMO?

TSP #181 - Starlink Dish Phased Array Design, Architecture & RF In-depth Analysis:
https://www.youtube.com/watch?v=h6MfM8EFkGg

Starlink Teardown: DISHY DESTROYED!:
https://www.youtube.com/watch?v=iOmdQnIlnRo

https://en.wikipedia.org/wiki/Starlink
Citat: "...
Equipment
Ku-, Ka-, and E-band phased array antennas
Laser transponders (some units)
Hall-effect thrusters
...
SpaceX's plans in 2019 were for the initial 12,000 satellites to orbit in three orbital shells:
First shell: 1,440 in a 550 km (340 mi) altitude shell[52]
Second shell: 2,825 Ku-band and Ka-band spectrum satellites at 1,110 km (690 mi)
Third shell: 7,500 V-band satellites at 340 km (210 mi)[49]
...
The satellites will employ optical inter-satellite links and phased array beam-forming and digital processing technologies in the Ku- and Ka-bands, according to documents filed with the U.S. Federal Communications Commission (FCC).[155][156] While specifics of the phased array technologies have been disclosed as part of the frequency application, SpaceX enforced confidentiality regarding details of the optical inter-satellite links.[157] Early satellites were launched without laser links. The inter-satellite laser links were successfully tested in late 2020.[158][159]
...
Starlink satellites are orbiting at 1/105 to 1/30 of the height of geostationary orbits, and thus offer more practical Earth-to-sat latencies of around 25 to 35 ms, comparable to existing cable and fiber networks.[162] The system will use a peer-to-peer protocol claimed to be "simpler than IPv6", it will also incorporate end-to-end encryption natively.[163]
...
The terminals can be mounted anywhere, as long as they can see the sky.[154] This includes fast-moving objects like trains.[167]
..."

Ka band:
https://en.wikipedia.org/wiki/Ka_band
Citat: "...26.5–40 gigahertz (GHz)..."

Ku band:
https://en.wikipedia.org/wiki/Ku_band
Citat: "...12 to 18 gigahertz (GHz)..."

E band:
https://en.wikipedia.org/wiki/E_band_(NATO)
Citat: "...2000 to 3 000 MHz..."

V band:
https://en.wikipedia.org/wiki/V_band
Citat: "...40 to 75 gigahertz (GHz)..."

I princippet burde man kunne se DBS-signaler og modtage andre satellitsignaler ved at sætte en storskala MIMO modtagerantenne på busser, biler, fly, tog, skibe? Ulempen er højere energiforbrug.

-

Se også:

#2 #4:
Signal forskel på samme bånd?:
https://ham.brugtgrej.dk/forum.php?mode=thread&o bj=90486

KrakenSDR - automatisk radiopejling af adskillige ræve (eller støjkilder):
https://ham.brugtgrej.dk/forum.php?mode=thread&o bj=90923

Svar til #1:

Det er der da masser af WiFi udstyr (routere) der gør. Et andet eksempel er short distance radar i 25 og 60 GHz ISM båndene til område overvågning, typisk sammen med PTZ kameraer. Også 77 GHz radarer der anvendes i biler, anvender MIMO i endog meget høj grad. MIMO finder
endvidere anvendelse i 4 og 5G basestationer, og sådan kunne man blive ved.

https://da.wikipedia.org/wiki/MIMO

Mvh
Hans-Jørgen

Svar til #1:

MIMO ? Jeg hørte ikke MIMO nævnt i den første video og nr 2 nævner ret tidligt “phased array”

Phased array teknikken som bliver brugt i Starlink antennen er ikke det samme som MIMO

Svar til #3:

Nej, phased array er ikke det samme som MIMO, men det er altså ikke muligt at lave phased array på både Tx og Rx uden MIMO. Ellers er der ligesom ikke noget array ;-)
Multiple Input på Rx og Multiple Output på Tx.

Mvh
Hans-Jørgen

Svar til #4:

Jeg prøver lige igen. Phased array kom lang tid før, man i telekommunikationssammenhæng havde hørt om MIMO til Wifi og 4G/5G.

Citat fra Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Phased_array

Phased arrays were originally conceived for use in military radar systems, to steer a beam of radio waves quickly across the sky to detect planes and missiles. These systems are now widely used and have spread to civilian applications such as 5G MIMO for cell phones. The phased array principle is also used in acoustics, and phased arrays of acoustic transducers are used in medical ultrasound imaging scanners (phased array ultrasonics), oil and gas prospecting (reflection seismology), and military sonar systems.

The term "phased array" is also used to a lesser extent for unsteered array antennas in which the phase of the feed power and thus the radiation pattern of the antenna array is fixed.[8][11] For example, AM broadcast radio antennas consisting of multiple mast radiators fed so as to create a specific radiation pattern are also called "phased arrays".

Svar til #5:

Og....?
Uanset om udtrykket MIMO var opfundet eller ej, er et phased array stadig enten MI (Rx), MO (Tx), eller begge dele.

MIMO er jo bare en forkortelse der ikke betyder andet end "Multiple Input Multiple Output", og det er jo præcis hvad et phased array (blandt andet) er.

/Hans-Jørgen
..der i mit job har designet op til flere phased arrays (short-range radar).

Faktisk byggede jeg i min ungdom sidst i tresserne mit første phased array med ferritantenner hjemme på min fars marker, i et forsøg på at udelukke signalet reflekteret fra ionosfæren fra Radio Luxemburg, og dermed undgå fading. Dog med begrænset succes ;-)

Svar til #6:

Det er sådan en du skal anvende til sammenkoblingen af fx to ferritantenners signaler:

A Two-Transistor Phaser for 80 – 10 meters (update March 2019 of 2006 design):
http://www.pa0sim.nl/Phaser%2080%20-%2010%20met ers.htm
http://web.archive.org/web/20200128161313/http: //www.pa0sim.nl/Phaser%2080%20-%2010%20m eters.htm
Quote: "...
It is possible to get an almost perfect linear phase shift when using this circuit for both antenna signals. How: by controlling the phase shift of both antenna signals in the opposite direction at the same time with one single knob.
The next schematic shows the basic new transformed circuit using a differential capacitor (Ca and Cb [could variable-capacitance diodes be used instead?]) for tuning the phase shift. A variable capacitor makes a much better control than a variable resistor (contact wear out).
..."

Svar til #6:
Tænker din egen wiki reference giver svaret:

“Indenfor radiokommunikation er multiple-input and multiple-output eller MIMO en metode til at multiplicere en punkt-til-punkt radioforbindelses kapacitet ved at anvende flere senderantenner og modtagerantenner ved at anvende flervejsudbredelse”

Jeg ser ikke “multiplikation af kapacitet” i phased array radar eller noget af det vi lavede i gamle dage med fasekabler.

Men hermed tror jeg også at jeg stopper.

73

Svar til #8:

Citat fra Texas Instruments (der sikkert heller ikke ved hvad de laver):
"MIMO radar is a key technology in improving the angle resolution (spatial resolution) of mmwave-radars":
https://www.ti.com/lit/an/swra554a/swra554a.pdf? ts=1646610737047

Vi taler totalt forbi hinanden, så ja, lad os stoppe her

Svar til #9 og #8 :

MIMO kan anvendes så hver/individuel antenne:
* MO: kan fødes med hver sin sender med styrbar fase og amplitude.
* MI: kan fødes til hver sin modtager med styrbar fase og amplitude.

De mange sendere (TX) eller modtagere (RX) styres fra en central computer med formålet fx (Rx eller TX):
* eet faset array
* Flere fasede delarrays, hvor hvert delarray udgøres af et selvvalgt antal sendere/modtagere (Starlink har ca. 1000 antenner). (hvert delarray kan sende på sin egen frekvens/retning - flere kan sende samtidigt - eller modtage samtidigt)

Både det ene array - eller delarraysene - kan få skiftet retning/udstrålingsdiagram nærmest øjeblikkeligt.


Det vides pt ikke om Starlink har ca. 1000 TRX-moduler eller fx kun 1000/8.

Svar til #8:

Citat: " Jeg ser ikke “multiplikation af kapacitet” i phased array radar eller noget af det vi lavede i gamle dage med fasekabler."

Med snoede bølger (OAM) kan du lave lige så høj en BB-multiplikationsfaktor du vil:

Orbitalt impulsmoment (bølge):
https://da.wikipedia.org/wiki/Orbitalt_impulsmom ent_(b%C3%B8lge)
Citat: "...
Orbitalt impulsmoment (OAM) er en egenskab ved både tværbølger og længdebølger, som specificerer den geometriske orientering af bølgefronten. Bølger som besidder orbitalt impulsmoment kaldes også snoede bølger.
...
En snoet radiobølge kan laves med fx flere radioantenner.[6] Det kan vælges om alle antenner skal anvendes linear polarisering (fx vandret, lodret i forhold til jorden) eller cirkulær polarisering (venstre- eller højre-drejet).

Med fx fire antenner kan OAM +1, 0 og -1 dannes.
...
De tre OAM +1, 0 og -1 er tre separate kanaler; fx kunne OAM=+1 anvendes til højre lydkanal, OAM=0 anvendes til en mono lydkanal - og OAM=+1 anvendes til venstre lydkanal. OAM +1, 0 og -1 kan alle sendes via de samme fire antenner.
..."

-

Den enkelte foton kan endda snos:

Nov 1, 2012, physicsworld.com: Spooky action with twisted beams:
http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/n ov/01/spooky-action-with-twisted-beams
Citat: "...Using this technique, Zeilinger and co-workers found they could obtain differences in quantum number as high as 600 (in other words l = +300 on one photon and l = –300 on the other). Lapkiewicz points out that there is, in theory, no upper limit to a photon's l value, which suggests that a photon – a quantum object – could acquire as much OAM as a macroscopic object, leading to what he calls a "tension between the quantum and classical worlds"..."

-

Radiobølger med snoning er testet i praksis:

Fabrizio Tamburini et al 2012 New J. Phys. 14 033001, iopscience.iop.org: Encoding many channels on the same frequency through radio vorticity first experimental test:
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367- 2630/14/3/033001
Citat: "...Moreover, our experimental findings demonstrate that the spatial phase signature was preserved even in the far-field region and for incoherent non-monochromatic wave beams. These results open up new perspectives not only for wireless communication but also for physics and astronomy, including the possible detection of Kerr black holes in the test general relativity [21]...A.4. Offset helicoidal parabolic antenna..."

Svar til #9:
OK Hans Jørgen, den reference tager jeg til mig. Så nu er jeg med på MIMO i radar sammenhæng, tak for det.

Med hensyn til Starlink, har jeg stadig svært ved at se, at der er meget multipath, der kan anvendes til MIMO, hvis man har en passage lige over sig (hvis vi ser bort fra et fly der passerer forbi). Ved lav elevation og terræn eller bygningsreflektioner er det muligt, men jeg har indtryk af at Starlink foretrækker en vis elevation.

Men hvis der er flere satelliter indenfor åbningsvinklen af phased array’et, er jeg helt med på at man kan forøge båndbredden ved at anvende mere end en satellit.

73

Svar til #12:

:-)

Starlink har jeg slet ikke sat mig ind i. Blot blev jeg lige "trigget" af din udtalelse i #3, da udtrykket MIMO anvendes bredere end i WiFi sammenhæng jævnfør forkortelsens mening.

God weekend
Hans-Jørgen