Software implementation of key transceiver algorithms for an in-band full-duplex DVB-S2-based satellite communication system

Abstract

Nowadays, the demand for satellite bandwidth is boosted driven by the introduction of new areas of applications such as 5G-satellite integration and the internet of things. In-Band Full-Duplex communications, where a satellite relay down-converts both uplink messages onto one downlink spectrum carrier, offers doubling the downlink spectrum capacity and reducing the operation expenditure significantly. In this thesis, we develop and test a self-interference scheme for satellite communication scenario in which the satellite acts as a bent-pipe relay. In this scenario, both messages from both transceivers are set on the same downlink bandwidth at the satellite. The proposed system operates in the presence of time & frequency offsets and noise. The system removes the self-interference and compensates for frequency and residual phase offsets. Matlab simulation shows that the proposed scheme is able to achieve a biterror-rate value comparable to that of a frequency-offset-free conventional halfduplex system in the cost of additional signal-to-noise ratio. Moreover, the rootmean-square error in estimating the echo of the transmitted signal is minor. The proposed "digital video broadcasting - satellite - second generation"-based system can be used for a wide set of applications such as mobile backhaul, IP trunking, personal communications, and Maritime communication.Günümüzde, Nesnelerin İnterneti (Internet of Things) ve 5G-uydu entegrasyonları gibi ygulamaların hayatımıza girişiyle uydu bant genişliğine olan talep artmaktadır. Bant İçi Tam çift Yönlü İletişim, uydu rölesinin çift uplink gönderisini tek downlink gönderisine indirgeyerek, uydu-yer bant genişliğini 2 katına çıkartır ve operasyon harcamalarını önemli ölçüde azaltır. Bu tezde, uydunun bükülmüş bir boru rölesi gibi etki oluşturduğu uydu haberleşme senaryosu için kendiliğinden bozulma senaryosunu geliştiriyoruz ve test ediyoruz. Bu senaryoda, her iki alıcı-vericiden gönderilen iki mesaj uydudaki downlink bant genişliğine ayarlanır. Önerilen sistem, zaman ve frekans sapmaları ve gürültünün bulunduğu durumlarda test edilecektir. Sistem, kendiliğinden bozulmaları ve faz kaymalarını indirgeme yeteneğine sahiptir. Matlab simülasyonu, önerilen senaryonun, ek sinyal-gürültü oranı maliyetinde, frekans kayması içermeyen geleneksel yarı çift yönlü sisteminkiyle karşılaştırılabilir bir bit hata oranı değeri elde edebileceğini göstermektedir. Ayrıca, iletilen sinyalin yankısında yapılan tahminin ortalama karekök hatası yeterince küçüktür. Önerilen "dijital video yayını - uydu - ikinci nesil" tabanlı sistem, mobil ana taşıyıcı, IP kanalı, kişisel iletişim ve Denizcilik iletişimi gibi geniş bir uygulama kümesi için kullanılabilir.