Design of a Fully Digital BPSK Demodulator Integrated into a TT&C Satellite Transponder

Authors

Keywords:

BPSK Demodulator, Telecommand, TT&C transponder, Satellite communications

Abstract

One challenge in satellite development concerns to the performance of the communication link and the adopted technology. In this paper, we present the design of a fully-digital BPSK demodulator that is part of a satellite on-board telemetry, tracking and command transponder. The calculations for the determination of several project parameters, the block diagrams and equations of all the functional modules compounding the demodulator are described. The architecture of the demodulator and of some functional modules differs from similar solutions found in the literature. The performance of the proposed demodulator was evaluated by mathematical analysis and computational simulation. Some of such analyzes are original as well as some statistical characterizations of the signals that were done via simulation. In addition, we evaluated the system bit error rate, under various operating conditions, and the variance of the parameters estimated by the carrier and the symbol synchronizers. The results demonstrated that the proposed solution complies with the requirements of the project. In the worst case of operation, the system performance is only 0.3 dB below the theoretical limit, for the condition when the bit error rate is equal to 10^-5.

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Author Biographies

Antonio Macilio Pereira de Lucena, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) Eusébio, Ceará, Brasil e Universidade de Fortaleza (UNIFOR), Fortaleza, Ceará, Brasil.

Antonio Macilio Pereira de Lucena é graduado em engenharia eletrônica pelo Instituto Tecnológico de Aeronautica (ITA), São José dos Campos-SP, Brasil, em 1980, mestre em eletrônica e telecomunicações espacias pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), São José dos Campos-SP, Brasil, em 1986, e doutor em engenharia de teleinformática pela Universidade Federal do Ceará (UFC), Fortaleza-CE, Brasil, em 2006. Trabalha no INPE desde 1983 onde desenvolveu vários projetos nas áreas de telecomunicações espaciais, eletrônica e rádio-astronomia. Desde 2007 é também professor da Universidade de Fortaleza (UNIFOR). Seus atuais interesses em pesquisas incluem técnicas de sincronização, telecomunicações espaciais, processamento de sinal, processamento de imagem, e teoria de comunicação.

Adeildo Sombra da Silva, Instituto Presbiteriano Mackenzie (IPM), Eusébio, Ceará, Brasil.

Adeildo Sombra da Silva é graduado em engenharia elétrica em 1997 e mestre em Engenharia de Teleinformática, em Sinais e Sistemas, pela Universidade Federal do Ceará (UFC), Fortaleza, Ceará, Brasil em 2011. Atualmente é engenheiro pleno do Instituto Presbiteriano Mackenzie (IPM) e atua no Radio-Observatório Espacial do Nordeste (ROEN) em Eusébio, Ceará, em processamento de sinais para telecomunicações espaciais, técnicas de sincronismo e canal espacal.

Diego Dutra Viot, DESH Tecnologia S/A, Fortaleza, Ceará, Brasil.

Diego Dutra Viot concluiu a graduação em engenharia de computação e telecomunicações pela Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, CE, em 2011, e o Mestrado em Engenharia e Tecnologia Espaciais pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), São José dos Campos, SP, em 2015. De 2010 a 2015 desenvolveu, em parceria com o INPE, pesquisas em comunicações de satélite, comunicações digitais e processamento digital. Atualmente, trabalha como Engenheiro Full-Stack na DESH Tecnologia, onde atua com pesquisa e desenvolvimento de firmware para aplicações RF.

Ana Maria Ambrosio, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), São José dos Campos, São Paulo, Brasil.

Ana Maria Ambrosio é graduada em ciência da computação pela Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), SP, Brasil, em 1984, mestre e doutora em Computação Aplicada pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), São José dos Campos-SP, Brasil, em 2005. Trabalhou no INPE desde 1985 onde desenvolveu projetos de software para controle e simulação de satélites, tendo participado de missões espaciais nacionais e internacionais: Satélites de Coleta de Dados (SCD1 e SCD2), French-Brasilian Microsatellite (FBM), China-Brazil Earth Resource satélites (CBERS). Desde 2008 é docente do Curso de Pós-graduação em Engenharia e Tecnologia Espaciais (PG_ETE) do INPE. Seus atuais interesses em pesquisas incluem verificação, validação e simulação de sistemas espaciais.

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Published

2021-03-13

How to Cite

Pereira de Lucena, A. M., Sombra da Silva, A., Dutra Viot, D., & Ambrosio, A. M. (2021). Design of a Fully Digital BPSK Demodulator Integrated into a TT&C Satellite Transponder. IEEE Latin America Transactions, 18(9), 1511–1520. Retrieved from https://latamt.ieeer9.org/index.php/transactions/article/view/1508

Issue

Vol. 18 No. 9 (2020): Ordinary Issue

Section

Articles