Décodage LES-5
Traduction d’une publication du par destevez EA4GPZ / M0HXM
LES-5 est un satellite lancé en 1967. Il a été construit par le MIT Lincoln Laboratory et sa charge utile principale était un transpondeur expérimental pour la bande militaire de 230 MHz. Il a été placé sur une orbite sous-synchrone à une altitude d’environ 33400 km (l’altitude GEO est de 35786 km). Ses opérations ont cessé en 1971.
Il y a quelques jours, Scott Tilley VE7TIL a découvert que LES-5 transmettait toujours et a pu recevoir sa balise à 236,749 MHz. Scott rapporte que LES-5 est le plus ancien objet de ceinture GEO qu’il sait être encore en train de transmettre.
La balise est modulée, plutôt que d’être une porteuse CW, donc Scott m’a envoyé un court enregistrement pour analyse. Ce message est un résumé de mon étude.
Il existe un document intéressant qui décrit certaines mesures concernant les performances en orbite du transpondeur LES-5. Ce document décrit un signal de balise BPSK 800 bauds à 228,43 MHz et un système de télémétrie BPSK 100 bauds à 236,7 MHz, ce que Scott a reçu.
J’ai créé un démodulateur GNU Radio simple qui génère les symboles BPSK dans un fichier pour une analyse ultérieure. Vous pouvez voir le décodeur en cours d’exécution dans la figure ci-dessous. Le SNR est assez bon et la constellation BPSK se verrouille proprement, avec peu ou pas d’erreurs sur les bits. Il convient de noter l’étroit pic au milieu du spectre BPSK: plus d’informations à ce sujet plus tard.
Ce carnet Jupyter est ensuite utilisé pour regarder les symboles BPSK. Comme indiqué ci-dessous, nous avons collecté un peu plus de 10000 symboles à partir du court enregistrement.
Lors de l’analyse aveugle d’un flux binaire, il est souvent utile de regarder l’autocorrélation, pour essayer de détecter toute structure possible. La figure ci-dessous montre l’autocorrélation pour les décalages entre 1 et 100 bits. On voit que pour des décalages entre 1 et 6 bits l’autocorrélation est élevée. Cela signifie que la probabilité que les symboles consécutifs soient égaux est supérieure à 1/2.
L’autocorrélation montre des pics à des décalages qui sont des multiples entiers de 1024. Le pic à 1024 est beaucoup plus petit que le pic à 2048. Cependant, un examen du flux binaire montre qu’il existe en effet une structure répétitive tous les 1024 bits.
La figure ci-dessous montre le train de bits disposé en lignes de 1024 bits. La structure répétitive est clairement visible. J’ai arrangé les choses de sorte que la plus grande section qui se répète dans tous les cadres soit à gauche. Cela peut ou non être le début de l’image.
Ci-dessous, nous montrons quels bits sont égaux dans toutes les trames que nous avons collectées.
Les chiffres ci-dessus suggèrent que les données devraient être interprétées comme étant codées différentiellement. Il y a des sections qui sont similaires dans les trames adjacentes, sauf que les 0 ont été échangés par des 1 ou vice-versa. La figure ci-dessous montre le train de bits décodé différentiellement. Nous voyons maintenant qu’il y a relativement peu de changements entre chacune des images. Ceci est raisonnable si chaque trame contient juste une série de valeurs en temps réel provenant de capteurs, car elles ne changeront pas beaucoup d’une trame à la suivante.
Comme nous pouvons le voir ci-dessous, la plupart des bits coïncident dans l’ensemble des 10 trames collectées.
En ce qui concerne le pic étroit que nous avons remarqué au milieu du spectre, si nous ré-encodons le train de bits en BPSK et calculons son spectre, nous obtenons la figure ci-dessous, où le même pic étroit est également présent. Par conséquent, la raison de ce pic est vraiment la structure des données. Elle est principalement causée par la tendance des bits adjacents à coïncider, qui à son tour est causée par les nombreux zéros dans les données codées différentiellement.
Avec seulement ce court enregistrement, il est difficile de conclure quoi que ce soit d’autre concernant les données. Il serait intéressant d’enregistrer le signal pendant une longue période (plusieurs heures) puis d’étudier les données.
Jusqu’à présent, mon impression est que les données sont valides, donc au moins une bonne partie de l’ordinateur de bord fonctionne. Il serait très intéressant de le décoder, car il peut probablement nous montrer quelque chose sur la santé du vaisseau spatial. Cependant, cela pourrait ne pas être aussi facile, car la documentation de ce très vieux satellite pourrait avoir disparu depuis longtemps.
Radiotélescope du Parc de La Villette 