Методический подход к обоснованию основных проектных параметров низкоорбитальной спутниковой системы связи с гибкой цифровой полезной нагрузкой с учетом влияния интерференции в абонентских лучах

M. Y. Voronin, I. A. Boychenko, T. K. Krivoklyakin, P. A. Diptan

Аннотация


Представлен методический подход к определению основных проектных параметров низкоорбитальной спутниковой системы связи с гибкой цифровой полезной нагрузкой в составе космических аппаратов для предоставления услуг высокоскоростного доступа к информационным сетям. Отличительной особенностью представленной методики является учет влияния интерференции между абонентскими лучами смежных космических аппаратов, которые могут пересекаться во время движения по баллистическим траекториям. Сформулирована многокритериальная оптимизационная задача с целевыми функциями максимизации пропускной способности и зоны обслуживания при ограничениях по энергопотреблению и уровню внутрисистемной интерференции. Для решения задачи применяется метод Парето-оптимизации, позволяющий найти множество недоминируемых решений без необходимости априорного взвешивания критериев. Проведен сравнительный анализ трех вариантов конфигурации антенных устройств с гибкими цифровыми полезными нагрузками на примере орбитальной группировки из 252 спутников на высоте 680 километров для обслуживания территории России и акватории Северного морского пути. Практическая значимость заключается в создании инструментария для обоснованного выбора технических характеристик национальной низкоорбитальной группировки, включая эквивалентную изотропно излучаемую мощность, добротность приемного тракта, ширину диаграммы направленности абонентских лучей и количество лучей на космический аппарат. Полученные результаты демонстрируют практическую применимость методики для обоснования выбора архитектурных решений низкоорбитальной спутниковой системы связи.

Ключевые слова


низкоорбитальная спутниковая система связи; гибкая цифровая полезная нагрузка; космический аппарат; пропускная способность; абонентские лучи; распределение ресурсов; интерференция

Полный текст:

PDF

Литература


Макаренко С. И. Системы спутниковой связи общего пользования и специального назначения. Монография. СПб.: Наукоемкие технологии; 2025. 222 с.

Рекомендация МСЭ-R S.1782–1 (09/2019). Руководящие указания, касающиеся глобального широкополосного доступа в интернет через системы фиксированной спутниковой службы. Женева: МСЭ; 2020. 12 с. (Серия S. Фиксированная спутниковая служба).

Deng H., Ying K., Feng D., Gui L., He Y., Xia X. -G. Satellites Beam Hopping Scheduling for Interference Avoidance. IEEE Journal on Selected Areas in Communications. 2024;42(12):3647–3658. DOI 10.1109/JSAC.2024.3459083.

Li X., Zhang X., Chang J. Dynamic low earth orbit multi satellite hopping beam resource allocation considering load and dynamic coverage balance (LDCB-MSHBRA). Discover Space. 2024;128:3. DOI https://doi.org/10.1007/s11038-024-09557-5.

Zhao Q., Hu Y., Pang Z., Ren D. Beam Hopping for LEO Satellite: Challenges and Opportunities. 2022 International Conference on Culture-Oriented Science and Technology (CoST). 18–21 August 2022. Lanzhou, China. IEEE; 2022. P. 319–324. DOI 10.1109/CoST57098.2022.00072.

Ben Yahia O., Garroussi Z., B’elanger O., Sans’o B., Frigon J.-F., Martel S., Lesage-Landry A., Karabulut-Kurt G. Evolution of High Throughput Satellite Systems: Vision, Requirements, and Key Technologies. Technical report. Les Cahiers du GERAD. Oct. 2023. G‑2023–44. P. 1–35. (ISSN 0711-2440).

Systems Tool Kit: описание программного обеспечения. URL: https://www.ansys.com/products/missions/ansys-stk (accessed: 23.09.2025).

Северный морской путь. Атомный ледокольный флот — ключевое звено в обеспечении геополитических интересов России в Арктике. Росатомфлот. URL: https://rosatomflot.ru/o-predpriyatii/severnyy-morskoy-put/?ysclid=mfxoj8hduw657894569 (дата обращения: 23.08.2025).

Del Portillo I., Cameron, B. G., Crawley E. F. A technical comparison of three low earth orbit satellite constellation systems to provide global broadband. Acta Astronautica. 2019;159:123–135. DOI https://doi.org/10.1016/ j.actaastro.2019.03.040.

Подиновский В. В., Ногин В. Д. Парето-оптимальные решения многокритериальных задач. 2‑е изд. М.: Физматлит, 2007. 256 с.




DOI: https://doi.org/10.15826/urej.2025.9.3.004