RUDN Journal of Engineering ResearchRUDN Journal of Engineering ResearchВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования2312-81432312-8151Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)3736910.22363/2312-8143-2023-24-4-295-304UWBYIWArticlesСтатьиResearch ArticleImproving the efficiency of the remote sensing satellite radio lineПовышение эффективности радиолинии космических аппаратов дистанционного зондирования Землиhttps://orcid.org/0009-0001-8920-045XAlatortsevKirill V.АлаторцевКирилл Владимирович

Student of the Faculty of Aerospace Technologies

студент факультета аэрокосмических технологий

alatortsev.kv@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0003-6001-1692AlatortsevVladimir L.АлаторцевВладимир Леонидович

Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Senior Researcher

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник

vova.alatortcev.60@mail.ruMoscow Institute of Physics and Technology (National Research University, MIPT, “Phystech”)Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)31122023244VOL 24, NO4 (2023)ТОМ 24, №4 (2023)29530409012024Copyright ©; 2023, Alatortsev K.V., Alatortsev V.L.Copyright ©; 2023, Алаторцев К.В., Алаторцев В.Л.2023Alatortsev K.V., Alatortsev V.L.Алаторцев К.В., Алаторцев В.Л.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/legalcodehttps://journals.rudn.ru/engineering-researches/article/view/37369

With the advent of expanded standards of transfer of information flows (DVBS2X type) from Earth remote sensing spacecraft (remote sensing), there was an opportunity to switch its parameters for transfer of the increased (reduced) data stream to VHSR operating time. For example, switching of modulation and coefficient of interference-immune LDPC (Low Density Parity Check codes) of coding. It allows to reduce power costs for data transmission and to raise the general information flow of data from remote Sensing Satellites (RSS) to Ground Stations (GS) several times. Estimations of theoretically possible transitions to the next transmission mode of data (transition to the level of 0.5-1.5 dB) are made that gives a total gain in increase in a flow of transmitted data can reach 2.0-2.5 times with the possible number of switchings up to 10. In practice, considering the fluctuation nature of the distribution ogtht the signal level during its transmission to Ground Stations, switching is provided in smaller (3-5) number of transitions (at achievement of a power stock 3-5 dB) that leads to a gain in data transmission by 1.5-2.0 times.

С появлением расширенных стандартов передачи информационных потоков (типа DVB-S2Х) с космических аппаратов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) появилась возможность переключать во время работы высокоскоростных радиолиний (ВРЛ) ее параметры для передачи увеличенного (уменьшенного) потока данных. Например, переключение модуляции, коэффициента помехозащищенного LDPC (Low Density Parity Check codes) кодирования и т.п. Это позволяет снизить энергетические затраты на передачу данных и существенно повысить общий информационный поток данных с космических аппаратов на наземные станции приема-обработки информации. Произведены оценки теоретически возможных переходов на соседний режим передачи данных (переход на уровень 0,5-1,5 дБ), что дает суммарный выигрыш в увеличении потока передаваемых данных, который может достигнуть 2,0-2,5 раза при возможном количестве переключений до десяти. На практике, учитывая флуктуационный характер распределения уровня сигнала во время его передачи на наземные станции приема-обработки информации, переключение обеспечивается в меньшем (3-5) числе переходов (при достижении энергетического запаса 3-5дБ), что приводит к выигрышу в передаче данных 1,5-2,0 раза.

ground receiving stationspacecrafthigh-speed information transmission radio lineenergy efficiency of the radio lineназемная приемная станциякосмические аппаратывысокоскоростная радиолиния передачи информацииэнергетическая эффективность радиолинииSystems of supervision, monitoring and remote sensing of Earth. Materials XVIII of scientific and technical conference. Moscow, Zelenograd; 2022. (In Russ.)Материалы XVIII научно-технической конференции «Системы наблюдения, мониторинга и дистанционного зондирования Земли». Москва, Зеленоград. (г. Сочи, 12-17 сентября 2022 г.), 2022. 284 с.Kascheev AA, Gusev SI. Construction algorithm for radio visibility zone of Ground Receiving Stations for highly reliable space radio links. Vestnik of Ryazan state radio engineering University. 2018;66(1):16–21. (In Russ.) https://doi.org/10.21667/1995-4565-2018-66-4-1-16-21Кащеев А.А., Гусев С.И. Алгоритм построения зоны радиовидимости наземных приемных станций для высоконадежных космических радиолиний // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2018. № 66. Ч. 1. С. 16-21. https://doi.org/10.21667/1995-4565-2018-66-4-1-16-21Ereshko MV, Borisov AV. Conceptual scenarios for development of ground infrastructure for receiving mission payload data from a perspective earth remote sensing satellite constellation. The Space Engineering and Technology magazine. 2021;2(33):119–129. (In Russ.) https://doi.org/10.33950/spacetech2308-7625-20212-119-129Ерешко М.В., Борисов А.В. Концептуальные сценарии развития наземной космической инфраструктуры приема целевой информации перспективной орбитальной группировки дистанционного зондирования Земли // Космическая техника и технологии. 2021. № 2 (33). С. 119-129. https://doi.org/10.33950/spacetech 2308-7625-2021-2-119-129Ershov AN, Berezkin VV, Petrov SV, Pochivalin DA. Features of Calculation and Designing if HighSpeed Radio Links of Earth Remote Sensing Spacecraft. Rocket-Space Device Engineering and Information Systems. 2018;5(1):52–57. (In Russ.) https://doi.org/10.30894/issn2409-0239.2018.5.1.52.57Ершов А.Н., Березкин В.В., Петров С.В., Почивалин Д.А. Особенности расчета и проектирования высокоскоростных радиолиний космических аппаратов ДЗЗ // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2018. Т. 5. Вып. 1. С. 52-57. https://doi.org/10.30894/issn2409-0239.2018.5.1.52.57Digital Video Broadcasting (DVB). Part 1 (DVBS2). DVB Document A171-1. 2015:115. Available from: https://dvb.org/wp-content/uploads/2019/12/a171-1_s2_ guide.pdf (accessed: 12.03.2023).Digital Video Broadcasting (DVB). Part 1 (DVBS2). DVB Document A171-1, 2015. 115 p. URL: https://dvb.org/wp-content/uploads/2019/12/a171-1_s2_guide.pdf (дата обращения: 12.03.2023)Kurenkov VI. Bases of design of spacecrafts of optical-electronic supervision of the Earth’s surface. Samara: Samara University Publ.; 2020. (In Russ.)Куренков В.И. Основы проектирования космических аппаратов оптико-электронного наблюдения поверхности Земли. Самара: Изд-во Самарского университета, 2020. 461 с.Kirilin AN, Akhmetov RN, Shakhmatov EV, Tkachenko SI, Baklanov AI, Salmin VV, Semkin ND, Tkachenko IS, Goryachkin OV. Experienced and technological small Stork-2D spacecraft. Samara: SamNZ RAHN Publ.; 2017. (In Russ.)Кирилин А.Н., Ахметов Р.Н., Шахматов Е.В., Ткаченко С.И., Бакланов А.И., Салмин В.В., Семкин Н.Д., Ткаченко И.С., Горячкин О.В. Опытно-технологический малый космический аппарат «Аист-2Д». Самара: Изд-во СамНЦ РАН, 2017. 324 с.Lloyd JM. Thermal Imaging Systems. Springer New York: NY Publ.; 1975. https://doi.org/10.1007/9781-4899-1182-7Lloyd J.M. Thermal Imaging Systems. Springer New York; NY Publ.; 1975. 455 p. https://doi.org/10.1007/ 978-1-4899-1182-7Akhmetov RN, Baranov DA, Yeremeyev VV, Faleev OV. Technologies of data processing from systems DZZ JSC RKTs “Progress”. Systems of supervision, monitoring and remote sensing of Earth. Materials XVI of scientific and technical conference. Kaluga: Manuscript, 2019:165−173. (In Russ.)Ахметов Р.Н., Баранов Д.А., Еремеев В.В., Фалеев О.В. Технологии обработки данных от систем ДЗЗ АО «РКЦ «Прогресс» // Системы наблюдения, мониторинга и дистанционного зондирования Земли: материалы XVI научно-технической конференции. Калуга, Манускрипт, 2019. С. 165-173.Paul G, Van de Wiele JF, White MH. Solid State Imaging. Noordhoff-Leyden, 1976. Available from: https:// dvb.org/wp-content/uploads/2019/12/a171-1_s2_guide. pdf (accessed: 12.03.2023)Paul G., Wiele J.F., White M.H. Solid State Imaging. Noordhoff-Leyden, 1976. 745 p. URL: https://dvb. org/wp-content/uploads/2019/12/a171-1_s2_guide.pdf (дата обращения: 12.03.2023).Antyufriyeva LA. Development and research of algorithms of processing of signals of physical layer of satellite system of communication. Thesis Cand.Tech.Sci.: Moscow: MFTI; 2021. (In Russ.)Антюфриева Л.А. Разработка и исследование алгоритмов обработки сигналов физического уровня спутниковой системы связи: дис. … канд. тех. наук. М., МФТИ, 2021. 109 с.ESTI TR 102 376-2 V1.2.1 (2021-01) Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for the second generation system for Broadcasting, Interactive Services, New Gath-ering and other broadband satellite applications; Part 2: S2 Extensions (DVB-S2X), 2021.ESTI TR 102 376-2 V1.2.1 (2021-01) Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for the second generation system for Broadcasting, Interactive Services, New Gathering and other broadband satellite applications; Part 2: S2 Extensions (DVB-S2X), 2021.Dvorkovich VP, Dvorkovich AV. Digital intelligence systems (Theory and practice). Moscow: Tekhnosfera Publ.; 2012. (In Russ.)Дворкович В.П., Дворкович А.В. Цифровые информационные системы: теория и практика. М.: Техносфера, 2012. 1008 с.Tkachenko DA, Batov YuV, Puzko DA, Gelgor AL. Estimation of effectiveness for application of digital predistortion in high power amplifiers of DVBS2/S2X satellite systems. Journal Radioengineering. 2022;86(12):47−57. (In Russ.) https://doi.org/10.18127/ j00338486-202212-04Ткаченко Д.А., Батов Ю.В., Пузько Д.А., Гельгор А.Л. Оценка эффективности использования цифровой предкоррекции в усилителях мощности спутниковых систем DVB-S2/S2X // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 12. С. 47-57. https://doi.org/10.18127/j00338486-20 2212-04Gelgor AL, Tkachenko DA, Batov YuV, Puzko DA. Application of Layered Division Multiplexing for increasing bitrates of satellite broadcasting channels. Journal Radioengineering. 2021;85(11):138−145. (In Russ.) https://doi.org/10.18127/j00338486-202111-18Гельгор А.Л., Ткаченко Д.А., Батов Ю.В., Пузько Д.А. Повышение скорости передачи информации через спутниковые каналы вещания путем применения мультиплексирования сигналов с разделением по уровню мощности // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 11. C. 138-145. https://doi.org/10.18127/j00338486-202111-18Extending DVB-S2. New technology for satellite transmission DVB-S2X. DVB Fact Sheet. Apr. 2018.