В лазерной связи земля-спутник применяются коды коррекции ошибок нового поколения.

Национальный институт информационных и коммуникационных технологий (NICT) и Нагойский технологический институт (NITech) в сотрудничестве с Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA) провели первую в мире успешную демонстрацию кодов исправления ошибок следующего поколения, смягчающих влияние атмосферной турбулентности на лазерную связь земля-спутник.

Работа представлена на Международной конференции по космическим оптическим системам и их применениям (г.ИКОС) 2025.

Атмосферная турбулентность на линии земля-спутник лазер Известно, что ссылки вызывают замирание, что приводит к пакетным ошибкам данных. Коды с исправлением ошибок являются одной из ключевых технологий смягчения таких последствий.

В этом эксперименте команда передала коды исправления ошибок следующего поколения с высокой способностью к исправлению (5G NR LDPC и DVB-S2) и успешно исправила пакетные ошибки данных, вызванные атмосферная турбулентность в лазерной связи. Этот результат подтвердил, что оба кода позволяют значительно улучшить качество связи по сравнению с традиционными схемами.

Ожидается, что это достижение будет способствовать практической реализации лазерной связи земля-спутник путем применения этих кодов.

NICT проводит исследования и разработки для практической реализации лазерной связи земля-спутник. NICT признает преодоление атмосферной турбулентности одним из технические проблемы для практической реализации.

Чтобы решить эту проблему, NICT провел эксперименты по спутниковой лазерной связи земля-геостационарная (GEO) с использованием 1-метровой оптической наземной станции NICT и лазерной системы связи JAXA (LUCAS) на борту оптического спутника ретрансляции данных, чтобы исследовать влияние атмосферной турбулентности на качество связи.

Это исследование показало, что атмосферная турбулентность вызывает замирания продолжительностью от нескольких миллисекунд до нескольких десятков миллисекунд, что приводит к возникновению пакетных ошибок в данных. Эти ошибки приводят к ухудшению и нестабильности качества связи. В настоящее время доступны два подхода для преодоления этих эффектов: схемы оптической компенсации и коды коррекции ошибок.

Ориентируясь на преимущество устранения систем управления оптикой, NICT принял коды с исправлением ошибок. Команда работала над планом демонстрации исправления ошибок с использованием кодов следующего поколения с более высокой способностью к исправлению, чем традиционные коды Рида-Соломона, включая 5G NR LDPC для приложений 5G и DVB-S2 для спутникового вещания.

В этом эксперименте NICT в сотрудничестве с NITech провела передача данных с кодами исправления ошибок следующего поколения, включая 5G NR LDPC и DVB-S2, с использованием нисходящей линии связи 60 Мбит/с по спутниковой лазерной линии связи «земля-гео» между 1-метровой оптической наземной станцией NICT и LUCAS.

Используя опыт NICT по изучению атмосферной турбулентности, параметры, связанные с методом перемежения и кодом исправления ошибок, были оптимизированы для устранения пакетов ошибок, вызванных замиранием.

Анализируя эти экспериментальные данные успешно продемонстрировал исправление ошибок пакетных данных, вызванных замиранием, вызванным атмосферной турбулентностью, что стало первым в мире подтверждением того, что 5G NR LDPC и DVB-S2 могут значительно улучшить качество связи по сравнению с обычными кодами.

Эти усовершенствованные коды не только предлагают высокие исправление ошибок Ожидается, что они также помогут в практическом применении лазерной связи «земля-спутник» благодаря легко реализуемому аппаратному обеспечению и потенциальной совместимости с будущими системами связи 5G.

Это достижение приводит к улучшению качества связи наземно-спутниковых лазерных линий связи и ускоряет их практическое внедрение.

Это также позволяет применять существующие протоколы наземной связи 5G и стандарты спутникового вещания к сетевым системам космической связи. Ожидается, что в будущем эта технология сыграет ключевую роль в системах лазерной связи «земля-спутник».

Предоставлено Национальным институтом информационных и коммуникационных технологий (NICT).