Uplink subscriber channel analysis for non-terrestrial communication system

封面

如何引用文章

全文:

详细

Introduction. In the era of digital progress, the demand for telecommunication services continues to grow, and their applications are expanding. However, many people still lack access to these services due to limited terrestrial coverage in remote areas. Non-Terrestrial networks, which integrate terrestrial and space-based components, can provide wider coverage while alleviating the load on terrestrial infrastructure. This technology involves deploying functions similar to those of a terrestrial base station on a satellite, an approach known as a regenerative payload. A key feature of this implementation is its ability to connect unmodified user devices directly to the satellite. However, this places stringent requirements on onboard equipment. The aim of this study is to assess the feasibility of providing communication via the uplink subscriber channel in a non-terrestrial network using the latest technological components. Methods. The analysis of the subscriber uplink channel parameters is based on a standard direct conversion receiver on board a spacecraft, utilizing third-generation terrestrial network technology. Results. The analysis of the subscriber channel revealed that while communication is fundamentally possible – achieving speeds of up to 144 kbps under favorable conditions and 12.2 kbps under unfavorable conditions – high transmission rates should not be expected due to significant signal attenuation along the transmission path. To overcome data rate limitations in the future, the adoption of more advanced communication technologies and signal processing methods should be considered, along with the use of lower transmission frequencies. The analysis of contemporary technological components demonstrated that state-of-the-art equipment enables processing across the entire 70 MHz frequency band allocated by the standard. Additionally, due to the high sampling frequency of modern ADCs, it is possible to enhance the dynamic range, achieving a gain of 3.5 dB when processing in a discrete system.

全文:

受限制的访问

作者简介

Aleksandr Pestryakov

Moscow Technical University of Communications and Informatics

编辑信件的主要联系方式.
Email: a.v.pestriakov@mtuci.ru
ORCID iD: 0000-0002-7793-5037
SPIN 代码: 8766-8924

Doctor of Engineering Sciences, Professor

俄罗斯联邦, Moscow

Svetlana Finagina

Moscow Technical University of Communications and Informatics

Email: a.v.pestriakov@mtuci.ru

Master's student

俄罗斯联邦, Moscow

参考

  1. Сафиуллин А.Р., Моисеева О.А. Цифровое неравенство: Россия и страны мира в усло-виях четвертой промышленной революции // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Экономические науки. 2019. Т. 12, № 6. С. 26-37. doi: 10.18721/JE.12602; EDN: ZO-BMAJ Safiullin A.R., Moiseeva O.A. Digital inequality: Russia and other countries in the fourth industrial revolution. Nauchno-tehnicheskie vedomosti Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo politehnicheskogo universi-teta. Jekonomicheskie nauki. 2019;12(6):26-37. doi: 10.18721/JE.12602; EDN: ZOBMAJ (In Russ.)
  2. Kim, M.-G.; Jo, H.-S. Performance Analysis of NB-IoT Uplink in Low Earth Orbit Non-Terrestrial Networks // Sensors. 2022. Vol. 22, № 18. Pp. 7097. doi: 10.3390/s22187097 EDN: RTJMHI
  3. Popescu O., Harris J. S., Popescu D. C. De-signing the communication sub-system for nanosatellite CubeSat missions: Operational and implementation perspectives // South-eastCon 2016. Norfolk, VA, USA, 2016. Pp. 1-5, doi: 10.1109/SECON.2016.7506756
  4. G Non-Terrestrial Networks: Technologies, Standards, and System Design / A. Vanelli-Coralli, N. Chuberre, G. Masini et al. Hoboken, NJ: Wiley, 2024. 560 p.
  5. RF Receiver Requirements for 3G W-CDMA Mobile Equipment / O.K. Jensen, T.E. Kolding, C.R. Iversen et al. // Microwave Journal. 2000. Vol. 43. Pp. 22–46.
  6. Jones K.L., Allison A.L. The Great Conver-gence and the Future of Satellite-Enabled Di-rect-to-Device // Center for Space Policy and Strategy. September 2023. 21 p.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Fig. 1. Block diagram of the hybrid network (Source: Stuhlfauth, R. 5G NTN Takes Flight: Technical Overview of 5G Non-Terrestrial Networks. White Paper, Version 01.00. Bonn: Rohde & Schwarz, 2022. 123 p.

下载 (677KB)
3. Fig. 2. Block Diagram of the direct conversion receiver

下载 (154KB)
4. Fig. 3. BER vs SINR graph for various modulation types

下载 (293KB)

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».