德克薩斯大學奧斯汀分校的Todd Humphreys 表示，其所在研究團隊深入了解了星鏈（Starlink）下行鏈路的“信號結構”，最終認定它可作為美國主導的“全球定位系統”（GPS）的一個替代方案。據悉，目前SpaceX 有約3000 顆星鏈衛星在軌。即使該公司沒有披露多少內部信息，但研究人員還是找到了大量有用的數據。

研究配圖1 – 星鏈信號捕獲處理圖解

研究人員指出：衛星必須在某個時候，將信號傳輸至地面，而Starlink 幾乎有恆定的信號流動。

儘管這部意味著任何人都可接入—— 畢竟信號本身採用了專有的結構化編碼—— 但他們還是推測SpaceX 找到了其軌道帶寬的最佳提供方式。

研究配圖2 – 週期圖解

該信號的確切參數暫不得而知，但為了確保數據包能夠完好無損地按序傳輸，它也需要非常精確的定時和其它遙測數據、以便收發器能夠保持同步。

通過仔細分析來自單個衛星的傳入信號，並將該數據與已知的衛星確切位置、納秒級的時間等信息相結合，Todd Humphreys 團隊得以在一定程度上對傳輸進行解碼。

研究配圖3 – 週期性自相關函數的解析

目前這篇《針對星鏈Ku-Band 下行鏈路信號結構分析》的研究論文正在等待發表前的同行評審，可知來自幾顆衛星的精確遙測、亦可用於計算終端用戶的確切位置。

當然，這一想法其實並不新鮮。早在幾年前，德克薩斯大學奧斯汀分校的科學家們就已提出過這種可能，只是SpaceX 選擇了專注於消費級應用。

研究配圖4 – 星鏈信號調製的實驗理解

最終UT Austin 研究人員決定在沒有SpaceX 幫助的情況下，自行開展獨立的摸索。

正如他們在論文中介紹的那樣—— 此處提供的信號表徵，包括了嵌入在信號中的同步序列的精確值、並可用於偽距測量。

研究配圖5 – Ku 波段下行信道排布

這種理解有助於將星鏈信號用於定位、導航和授時的雙重用途，即便Starlink 衛星最初是為偏遠地區的寬帶互聯網覆蓋而設計的。

需要指出的是，研究期間，科學家並未訪問星鏈的用戶數據—— 同步序列只是機器用來保持聯繫的時間字符串等數據，且它們是完全獨立於有效載荷數據的。

研究配圖6 – 下行鏈路沿時間-頻率維度的幀排布

由於這項信號研究針對的是星鏈用戶終端，所以定位精度暫時也只有30 米左右、遠遜於GPS 。但若SpaceX 有意支持該項目，研究團隊有望實現更快、更準確的定位。

研究配圖7 – 本地數據/ 接收到的星鏈數據的相關性

研究人員表示：若通過一個軟件更新來稍微調整衛星的信號發送方式、並適當校正時鐘差異數據，他們便有把握將星鏈定位精度提升到一米內。