Системное проектирование бортовых радиокомплексов высокоскоростной передачи данных и космических систем радиосвязи для космических аппаратов на низких околоземных орбитах

Обучение направлено на освоение и формирование отечественной технологии и навыков создания бортовых радиокомплексов (БРК) для передачи большого объема данных (десятки и в перспективе сотни Гбит), с высокой скоростью от (600 - 1200 Мбит/с) на КА типа CubeSat массой 50-150 кг, в Х диапазоне частот и до (2,5 – 10) Гбит/с, на КА типа CubeSat массой 150 – 300 кг. 

Программа рассматривает создание спутниковой системы связи высокоскоростной передачи данных целевой информации ДЗЗ для КА типа CubeSat.

В результате освоения программы слушатель должен:

знать:

• основы системного проектирования БРК высокоскоростной передачи данных ДЗЗ;
• методы проектирования составных частей БРК;
• особенности применения бортовых антенн для БРК;
• особенности выбора ЗС и построения сети ЗС приёма данных;
• основы анализа и моделирования энергетического бюджета радиоканала приёма;
• основы выбора эффективной схемы модуляции;
• особенности применения кодирования информации;
• экономические особенности системного проектирования БРК.

уметь:

• выполнять необходимые расчёты с целью моделирования высокоскоростного радиоканала;
• выполнять необходимые расчёты и анализ с целью выбора и построения структуры БРК;
• правильно оценивать и задавать необходимые параметры и характеристики БРК и космической платформы КА Кубсат;
• осуществлять выбор реализации передатчика и обосновывать сделанных выбор;
• осуществлять обоснованный выбор антенного устройства для БРК с учётом существующих ограничений БРК и КА;
• осуществлять правильный выбор ЗС с необходимыми параметрами и характеристиками и моделировать построение сети ЗС приёма данных;
• осуществлять моделирование взаимодействия между ЗС приёма и БРК;
• оценивать эффективность предлагаемого решения и возможность технологической реализации;
• оценивать экономические аспекты реализации выполнения системного проекта.

Учебно-тематический план 

1. Основные сведения о КА CubeSat 

2. Основные положения предварительного анализа при проектировании БРК высокоскоростной передачи данных 

3. Основы системного проектирования БРК высокоскоростной передачи данных ДЗЗ 3.1 Проблемы системного проектирования 

4. Параметры БРК для высокоскоростной передачи данных 

5. Проектирование структуры БРК 5.1 Основные принципы 

5.2 Современные подходы построения БРК 

5.3 Частотный диапазон БРК 

5.4 Структура БРК 

6. Передающее устройство БРК 

7. Реализация методов проектирования 

7.1 Метод разработки - передатчик на кристалле. Передатчик на разрабатываемых платформах 

7.2 Метод разработки – аппаратная реализация 

7.3 Метод – передатчик на покупных SDR-платформах 

7.4 Итоговый обзор рассмотренных методов проектирования БРК 

8. Производительность современных БРК 

9. Антенны бортовые передающие 9.1 Зеркальная антенна 

9.2 Патч-антенны 

9.3 Спиральные антенны 

9.4 Рупорные антенны 

9.5 Микрополосковые антенны 

9.6 Антенна Isoflux 

9.7 Ограничения в применении антенн Isoflux 

9.8 Фазированные антенные решетки 

9.9 Сферическая фазированная антенная решетка 

9.10 Ограничения применения фазированных антенных решёток на КА CubeSats 

9.11 Перспективные конструкции антенн для КА CubeSats 

9.12 Критический анализ антенн для применения на КА CubeSats

10. Мощность усилителя

11. Положения о форме сигнала БРК

12. Протоколы связи между КА CubeSat и средствами приёма Земных станций 

12.1 Стандарт DVB-S2 

12.2 Протоколы CCSDS 

12.3 Протокол AX.25 

12.4 Протокол TCP/IP

13. Земные Станции приёма массива данных целевой информации. Сеть ЗС

13.1 Алгоритм выбора конфигурации ЗС

14. Инфраструктура наземной системы

14.1 Оборудование ЗС

14.2 Приёмная антенна ЗС

14.3 Радиочастотное оборудование

14.4 Оборудование цифровой обработки

15. Размещение/Местоположение ЗС приёма

16. Построение сети ЗС приёма массива данных целевой информации

16.1 Параметры орбиты КА

16.2 Взаимодействие между БРК и ЗС приёма целевой информации

16.3 Размещение ЗС для приёма целевой информации с КА ДЗЗ

16.4 Моделирование взаимодействия между ЗС и КА

16.4.1 Анализ ожидаемого приём объема данных в день для каждого пункта приёма

16.4.2 Анализ видимости КА ДЗЗ из места размещения ЗС пункта приёма данных

17. Анализ энергетического бюджета радиоканала приёма ЗС

17.1 Основные положения

17.2 Расчёт энергетического бюджета радиоканала БРК-ЗС для немодулированной несущей

17.3 Расчёт уровня принятого ЗС сигнала

17.4 Анализ отношения уровня сигнал-шум

18. Растёт энергетического бюджета радиоканала БРК-ЗС для модулированной несущей

18.1 Методика расчета радиолинии связи КА-ЗС

18.2 Пример расчёта энергетического бюджета радиоканала

19. Выбор схемы эффективной модуляции для передачи данных

20. Передача целевой информации ДЗЗ на нескольких несущих

21. Определение оптимальной скорости передачи данных для БРК-ЗС

22. Коды исправления ошибок

22.1 Алгоритм кодирования данных в цифровом канале

22.1.1 Кодирование по алгоритму Витерби

22.1.2 Кодирование по алгоритму Рида-Соломона

22.1.3 Свёрточное турбо-кодирование

23. Применение схемы модуляции высокого порядка и кодирования

24. Методы сжатия данных на борту КА

24.1 Алгоритмы сжатия

24.2 Эффективность сжатия данных

25. Примеры достижений зарубежных коммерческих компаний при реализации каналов высокоскоростной передачи данных в Х-диапазоне частот

25.1 БРК и ЗС приёма компании Planet

26. Перспективные решения для получения более высоких скоростей передачи данных

27. Экономические аспекты системного проектирования