Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2025, № 6 · RADIO WAVE PROPAGATION

Development of a numerical model of the radio channel of the satellite system in the highly elliptical orbit "Express-RV"

V.F. Zharinov1,2, O.G. Ponomarev1

1 Tomsk State University, Tomsk, Russia
2 JSC “RESHETNEV”, Zheleznogorsk Krasnoiarskogo kraia, Russia
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2025.6.1 UDC 621.376 EDN SLKYGE

Abstract

A numerical model of a forward link for the Express-RV satellite system in highly elliptical orbit has been developed for simulating broadband data transmission. The channel model encompasses signal propagation along the uplink, transponder processing, downlink propagation, and impairments within the user terminal. An analytical description of the distortions introduced at each stage of the radio channel model is presented. The model has been implemented in MatLab. The modeling results allow us to estimate the influence of radio channel factors on communication quality and formulate requirements for digital signal processing algorithms, according to which modem equipment is designed. Calculation of the link budget allows us to specify the payload parameters.

  • numerical model of radio channel
  • satellite communication system
  • Express-RV
  • highly elliptical orbit
  • satellite transponder
  • propagation in the subscriber's local environment
  • uplink
  • downlink
  • subscriber terminal
  • satellite communication center
Аннотация (на русском)

Разработка численной модели радиоканала спутниковой системы на высокоэллиптической орбите "Экспресс-РВ"

Разработана численная модель прямого канала связи спутниковой системы «Экспресс-РВ» на высокоэллиптической орбите. Модель канала включает распространение сигнала в линии «вверх», преобразование в спутниковом транспондере, распространение сигнала в линии «вниз», искажения сигнала в абонентском терминале. Представлено аналитическое описание искажений, вносимых на каждом этапе моделирования радиоканала. Разработана программная реализация модели радиоканала в среде программирования MatLab. Результаты моделирования позволяют оценить влияние факторов воздействия радиоканала на качество связи и сформулировать требования к алгоритмам ЦОС, в соответствии с которыми проектируется модемное оборудование. Расчет бюджета линии позволяет уточнить параметры полезной нагрузки.

For citation

Zharinov V.F., Ponomarev O.G. Development of a numerical model of the radio channel of the satellite system in the highly elliptical orbit "Express-RV" // Journal of Radio Electronics. – 2025. – No. 6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.6.1

References

  1. NTN & Satellite in Rel-17 & 18 // Jul 01,2022 - [электронный ресурс]. - URL: https://www.3gpp.org/news-events/partner-news/ntn-rel17 (дата обращения 28.01.2024).
  2. Производство спутников в России - [электронный ресурс]. - URL: https://www.tadviser.ru/index.php/Статья:Производство_спутников_в_России (дата обращения 09.03.2024).
  3. Сфера. Космическая программа многоспутниковых систем - [электронный ресурс]. - URL: https://www.tadviser.ru/index.php/Продукт:Сфера_Космическая_программа_многоспутниковых_систем# (дата обращения 09.03.2024).
  4. Сомов А.М., Корнев С.Ф. Спутниковые системы связи. - 2012.
  5. Локшин Б. " Экспресс-РВ"-перспективная система связи со спутниками на высокоэллиптических орбитах //Технологии и средства связи. - 2018. - №. S1. - С. 62-71.
  6. Крылов А., Локшин Б. А. О спутниковом вещании с высокоэллиптических орбит //Broadcasting. Телевидение и радиовещание. - 2009. - №. 2. - С. 26-29.
  7. Maral G., Bousquet M., Sun Z. Satellite communications systems: systems, techniques and technology. - John Wiley & Sons, 2020.
  8. Локшин Б., Орлов Ю. Возможности предоставления новых услуг спутниковой связи на территории РФ, включая Арктическую зону //Технологии и средства связи. - 2017. - №. 6. - С. 66-70.
  9. Recommendation ITU-R P.618-13. (12/2017). [Propagation data and prediction methods required for the design of Earth-space telecommunication systems].
  10. J. S. Galaz, A. P. del Pino, and P. Martin, "High Order RF Filters for Communications Satellite Systems", Toulouse, France, Mar. 2015.
  11. Digital Video Broadcasting (DVB); Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications; Part 2: S2-Extensions (DVB-S2X). DVB Document A083-2. October 2019.
  12. Berbineau M. et al. Satellite channel modelling using a Ray-tracing Tool for train communication //2006 6th International Conference on ITS Telecommunications. - IEEE, 2006. - С. 452-456. https://doi.org/10.1109/ITST.2006.288940
  13. Scalise S. et al. Measurement campaign for the land mobile satellite channel in Ku-band //Proccedings EMPS 2002. - 2002. - С. 87-94. https://elib.dlr.de/7116
  14. Scalise S., Ernst H., Harles G. Measurement and modeling of the land mobile satellite channel at Ku-band //IEEE Transactions on Vehicular Technology. - 2008. - Т. 57. - №. 2. - С. 693-703. https://doi.org/10.1109/TVT.2007.906338
  15. Tropea M., De Rango F. A comprehensive review of channel modeling for land mobile satellite communications //Electronics. - 2022. - Т. 11. - №. 5. - С. 820. https://doi.org/10.3390/electronics11050820
  16. Recommendation I. Propagation data required for the design of earth-space land mobile telecommunication systems //International Telecommunication Union. - 2009. - С. 681-686.