Spectrally efficient systems for satellite communications

In questa Tesi verranno proposte tre diverse soluzioni il cui scopo è l'incremento dell'efficienza spettrale nei sistemi satellitari. Per prima cosa, considereremo uno scenario multi-utente a multiplazione di frequenza, che è uno degli scenari inclusi nello standard DVB-RCS. Useremo modulazioni a fase continua (CPM) concatenate serialmente ad un codificatore tramite un interleaver. La già elevata efficienza spettrale delle CPM può essere ulteriormente aumentata sfruttando la tecnica del "frequency packing". Un tale incremento però rende necessaria un'accurata sincronizzazione affinché il ricevitore funzioni correttamente. Pertanto verranno progettati e testati degli stimatori iterativi di fase e frequenza. In seguito, ci concentreremo su sistemi a divisione di codice basati sulle CPM. Verrà quindi proposta una nuova tecnica di espansione spettrale, progettata ad hoc per le CPM. Mostreremo come ottenere facilmente delle densità spettrali di potenza larghe, piatte e lisce, senza ricorrere a sequenze di spreading, e senza tutte le problematiche di progettazione a queste collegate. Inoltre, ricaveremo degli algoritmi di rivelazione multi-utente subottimi che saranno impiegati per mostrare come il sistema proposto possa superare le prestazioni di tutti gli altri sistemi in letteratura, sia in termini di probabilità d'errore che di efficienza spettrale. Infine, considerando lo scenario previsto dallo standard DVB-S2, proporremo di incrementarne l'efficienza spettrale attraverso la tecnica del "time and frequency packing". Questa tecnica causa l'insorgenza di interferenza intersimbolica e intercanale, che a loro volta provocano l'aumento del numero di simboli pilota necessari per una corretta sincronizzazione di fase e frequenza. Sarà pertanto introdotto un nuovo design dei piloti, e saranno derivati opportuni algoritmi di rivelazione ottimi e subottimi a ridotta complessità. Mostreremo come il sistema proposto possa superare le prestazioni dello standard DVB-S2 sia in termini di probabilità d'errore che di efficienza spettrale.