Implementation of iterative multiuser joint detection techniques in a dvb-rcs satellite scenario

With the explosive growth of telecommunications, the efficient use of available spectrum is becoming increasingly important: tightened frequency reuse planning is a pressing need in satellite networks, as the frequency spectrum has become an extremely precious resource. The purpose of this work is to develop a novel methodology for improving the bandwidth utilization on the Reverse Link (RL) of a multibeam satellite. The proposed method permits the frequency reuse for adjacent beams (usually adjacent beams employ different modulation bands so as not to interfere at the satellite antennas) and mitigates the resulting Co-Channel Interference (CCI) using a suitable Multiuser Joint Detection (MUD) algorithm at the gateway side, that is all the channels are demodulated together in order to suppress the CCI interference. The reference scenario will be a satellite system where the gateway station supports a two-way communication with several interactive user terminals equipped with a relatively small aperture antenna and transmitting low power. The RL implements an enhanced DVB-RCS standard operating with low-rate TDMA users (data rates up to few Mbit/s), as this scheme is currently the most popular for the considered scenario. The selected MUD technique is based on the adaption of iterative (turbo) interference cancellation strategies presented in literature for CDMA systems. Complete demodulator simulations were performed in general scenarios representative of real cases. The simulations have demonstrated the proposed interference mitigation algorithm reasonable complexity and an effective CCI reduction. Detailed guidelines have been finally reported in the thesis.

Con la crescita vertiginosa delle telecomunicazioni, è divenuto sempre più importante un uso efficiente dello spettro a disposizione: l’ottimizzazione del piano di riutilizzo delle frequenze è quindi fondamentale per le attuali reti satellitari, in quanto la banda è ormai una risorsa estremamente preziosa. Lo scopo del presente lavoro di Dottorato è quello di sviluppare una nuova metodologia per migliorare l’utilizzo della banda disponibile nel Return Link (RL) di un satellite multibeam. Il metodo proposto permette l’uso della stessa frequenza per beam adiacenti (mentre solitamente beam adiacenti utilizzano bande differenti per non interferire tra loro alle antenne del satellite) e mitiga l’Interferenza Co-Canale (CCI) risultante adottando un appropriato algoritmo Multiuser Joint Detection (MUD) alla gateway, ovvero, per sopprimere l’interferenza CCI, tutti i canali sono demodulati assieme. Lo scenario di riferimento è quello di un sistema satellitare in cui la gateway supporta una comunicazione bidirezionale verso terminali utente equipaggiati con antenne di apertura relativamente piccola e che trasmettono a bassa potenza. Il RL implementa uno standard DVB-RCS ottimizzato, operante con utenti TDMA a basso bit-rate (fino a qualche Mbit/s), essendo questo lo schema maggiormente in uso per lo scenario in esame. La tecnica MUD selezionata si basa sull’adattamento di strategie iterative (o turbo) di cancellazione d’interferenza già presenti in letteratura, ma analizzate principalmente per sistemi CDMA. Sono state effettuate simulazioni complete del demodulatore in scenari generali, rappresentativi di casi reali, le quali hanno dimostrato una ragionevole complessità dell’algoritmo di mitigazione proposto ed un’efficace riduzione dell’interferenza CCI. Linee guida dettagliate sono riportate alla fine della tesi.