T E L K O M N I K T elec o m m un ica t io n,  Co m pu t ing ,   E lect r o nics   a nd   Co ntr o l   Vo l.   1 8 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 2 0 ,   p p .   2 8 5 2 ~ 2 8 6 0   I SS N:  1 6 9 3 - 6 9 3 0 ,   ac cr ed ited   First Gr ad b y   Kem en r is tek d i k ti,  Dec r ee   No : 2 1 /E/KPT /2 0 1 8   DOI : 1 0 . 1 2 9 2 8 /TE L KOM NI K A. v 1 8 i 6 . 1 6 1 3 0     2852       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //jo u r n a l.u a d . a c. id /in d ex . p h p /TELK OM N I K A   Desig n and   so ft w a re implemen tati o n of radio  f re qu ency  sa tellit e   link ba sed  o SDR   under   no isy  ch a nnels       Ahm ed  A.   T ha bit   De p a rt m e n o Co m m u n ica ti o n   C o m p u ter E n g in e e rin g ,   Al - Ra fi d a in   Un i v e rsity   C o ll e g e ,   Ira q       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma r   2 3 ,   2 0 2 0   R ev is ed   Ma y   2 5 ,   2 0 2 0   Acc ep ted   J u l 6 ,   2 0 2 0       Th e   sa telli te  c o m m u n ica ti o n   p ro v id e   a   u ti li z a ti o n   o ra d i o   fre q u e n c y   li n k s.   S p e c ifi c   fre q u e n c ies   a re   d e d ica ted   fo sa telli te  c o rre sp o n d e n c e th r o u g h   g l o b a a d m in istrativ e   a n d   c o o r d in a ti o n   p ro c e d u re wh ic h   k e e p imp e d a n c e   a m o n g   fra m e wo rk s.  Ov e r   ty p ica wo rk ,   t h e   sa telli te  re c e iv e u p li n k e d   i n d i c a to fro m   e a rth .   P ro g re ss io n it fre q u e n c y   m a rg in a ll y   wil k e e p   a wa y   fro m   se lf - in terv e n t io n   th e n   re - tran sm it s sig n a a h e a d   th e   d o w n li n k   o n   t h e   lan d .   P a t h lo ss   d e p icts  c h a ra c teristic  P r o p a g a te  o u tsid e   t h e   se n d in g   si g n a l   fro n a it   g o e b y   th e   sp a c e .   A   so ftwa re   d e fin e d   ra d io   ( S DR)  is   a   fle x ib le   tec h n o l o g y   th a t   a ims   to   re p lac e   a ll   h a rd wa re   b y   so f twa re   to   e n a b les   th e   d e sig n   o f   a d a p ti v e   c o m m u n ica ti o n s   sy ste m su c h   a s   c h a n g in g   fre q u e n c ies ,   m o d u latio n   sc h e m e a n d   d a ta  ra tes .   Ap p li e d   t o   sm a ll   sa telli tes ,   so m e   o th e   imp li c a ti o n a re   in c re a se d   d a ta  th r o u g h p u wh e n   d o wn - l in k in g   o u p - li n k in g   b y   v a ry i n g   c o m m u n ica ti o n s   p a ra m e ters   a n d   m a k in g   u se   o o n e   h a rd wa re   d e sig n   a n d   imp lem e n tatio n   f o c o m m u n ica ti n g   f o m a n y   m issio n s ,   ju st  b y   u p d a ti n g   t h e   so ftwa re .   Th e re fo re ,   d e v e l o p m e n ti m e   f o sm a ll   sa telli te  c o m m u n ica ti o n   sy ste m c a n   b e   re d u c e d   i n   th e   fu t u re .   Th is  p a p e a n a ly z e s,  d e sig n   a n d   so ftwa re   imp lem e n tatio n   o ra d i o   fre q u e n c y   sa telli te  c o m m u n ica ti o n li n k u n d e n o isy   c h a n n e ls  su c h   a p h a se /freq u e n c y   o ffse ts  a n d   n o ise   tem p e ra tu re .   M o d u latio n   sc h e m e su c h   a 6 4 QA M   sy ste m   is  u se d   b a se d   o n   M a tl a b   to o ls  t o   i m p lem e n th e   re su lt s.  Ob tai n e d   re su lt s h o w a   g o o d   re sp o n se   th a g e t h e   g o a fro m   th e   p a p e r.   K ey w o r d s :   No is tem p er atu r e   Path   lo s s   R ad io   f r eq u e n cy   lin k   S o f twar d ef i n ed   r ad io   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ah m ed   A.   T h a b it    Dep ar tm en t o f   C o m m u n icatio n   C o m p u ter   E n g in ee r in g ,   Al - R af id ain   Un iv er s ity   C o lleg e ,   B ag h d ad ,   I r aq .   E m ail:  ah m ed . th a b it@ r u c. ed u . iq       1.   I NT RO D UCT I O N   S o f twar d ef in ed   r ad io   ( SDR )   is   f lex ib le  tech n o lo g y   w h ich   en ab les  th d esig n   o f   a n   ad ap tiv co m m u n icatio n s   s y s tem .   T h is   m ea n s   th at  g en er ic  h ar d war d esig n   ca n   b u s ed   to   ad d r ess   v ar io u s   co m m u n icatio n   n ee d s ,   with   v a r y in g   f r eq u e n cies,  m o d u latio n   s ch em es  an d   d ata  r ates   [ 1 ] .   Ap p ly in g   th is   co n ce p t   to   s m all  s atellites  ca n   in cr ea s d ata  th r o u g h p u t,   ad d   th p o s s ib ilit y   to   p er f o r m   s o f twar u p d ates  o v e r - th e - air   an d   m ak it  p o s s ib le  to   r eu s th h ar d war e   p latf o r m   f o r   m u ltip le  m is s io n s   with   d if f er en r eq u i r em en ts .   T h er ef o r e,   d ev el o p m en tim f o r   f u tu r s m all  s atellite  co m m u n icatio n   s y s tem s   ca n   b r ed u ce d .   SDR   ar ch itectu r is   s h o wn   in   Fig u r 1   th at  r ep r esen t th h a r d war an d   s o f twar p ar ts   o f   SDR   [ 1 ,   2 ] .     T h e   e x p a n d i n g   u n p r e d i c t a b i li t y   o f   t o d a y s   t e l ec o m m u n i c a t i o n s   s a te l li t es   is   d u t o   t h e   i n c r e as i n g   a m o u n t   o f   c o m p o n e n t s ,   c o u p l e d   w i t h   t h e i r   o p e r a t o r s   c r a v i n g   t o   e x p a n d e d   c o m p e t e n c i e s .   I n   t h e   p a s t ,   t r a d i t i o n a l   p a y l o a d s   h a d   b e e n   m o d e l l e d   e f f e c ti v e l y   o f   r a d i o   f r e q u e n c y   ( RF )   te r m s   u s i n g   u t i li z i n g   s p r e a d s h e e p r o d u c t   i n s t r u m e n ts   t h at  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         Desig n   a n d   s o ftw a r imp leme n ta tio n   o f ra d io   fr eq u en cy   s a tellite lin b a s ed   o n … ( A h med   A .   Th a b it )   2853   p e r m i t t e d   p r e d i c t i o n s   w i l l   b e   ag g r a v a t e d   w i t h   c e r t a i n t y .   N o n e t h e l es s   s o m e   c al c u l a ti o n s   f o r   e x a m p l e ,   s u c h   t h a t   s p u r i o u s   s i g n s   a l t e r n at e l y   i n t e r - m o d u l a t i o n   l e v e ls   al s o   l o c a t i o n s ,   s t a g e   n o is e ,   t o u c h   l a p s e   r a t e b it  er r o r   r ate   ( B E R )   a n d   i m p e d a n c e   n e e d   ai d   a   g r e at e r   a m o u n t   wa s   t r o u b l e s o m s u b s t a n c e s   t o   m o d e l .   I t   m a y   b e   a   s i m p l e   p r o c es s   t o   i n t e r f a c e   t h e s t o g e t h e r   u n d e r   a n   g e n e r a l   f r a m e w o r k s   m o d el   t h a j o i n s   t h o s e   g e r a d i o   wir e   t h r o u g h   t h e   R i n t e n s i f i c a ti o n   F u r t h e r m o r e   m o l d i n g   c h a i n   o f   t h e   f i n al   t r a n s m it   r a d i o   w i r [ 3 ] .   T h e   s p e ct r u m   o f   r a d i o   f r e q u e n c y   i s   a   s e g m e n t   o f   t h e l e ct r o m a g n e t i c   s p e c t r u m   w h i c h   is   i n   h i g h   n e e d e d   b y   t h u s e r s   t o   c o m m u n i c a t e   w i t h   e a c h   o t h e r .   T h e   I n t e r n a ti o n a l   T el e co m m u n i c a t i o n   U n i o n   ( I T U )   f ac i l i ta t e   t h i s   c o o r d i n a t i o n ,   e x p e r t   p r o x y   o f   t h e   UN .   T h e   u s e   o f   s p e c t r u m   i s   c o n t r o lle d   b y   t h e   N a t i o n a l   r e g u l at i o n s   th r o u g h   t h e   b o r d e r s   o f   a   c o u n t r y   [ 4 ,   5 ] .           Fig u r 1 .   SDR   ar ch itectu r e       co r r esp o n d e n ce s   s atellite  wi ll  b an   o r b itin g   s im u lated   wo r ld   s atellite  th at  r ec e iv es  an   in t er ch an g es   s ig n   f r o m   a   th e   tr an s m itter   s t atio n ,   am p lifie s   f u r t h er m o r p o ten tially   p r o ce d u r es  it.  I n ter c h an g es  m aj o r ity   o f   th d ata  n o s tar ts   o r   ter m in ate s   in   th o s s atellites.  T h s atell i tes  ar d y n am ic  tr a n s m is s io n   r elay ,   co m p ar ativ e   d o n ca p ac ity   will  tr an s f er   to w er s   u tili ze d   with in   p h y s ical  m icr o wav co r r esp o n d e n ce s   [ 6 ] .   Fig u r 2   r ep r esen ts   th m ajo r   u s ag e   o f   s atellite  an d   its   ap p licatio n s .     T h r est  o f   th is   p ap er   ar ar r an g ed   as  f o llo w:  s ec tio n   2   r ep r esen ts   th d etailes   o f   s at ellite  lin k   p ar am eter s ,   s ec tio n   3   i n clu d e   s y s tem   d esig n   s tep s ,   s ec tio n   4   m atlab   s im u latio n   r esu lts   an d   s ec tio n   5   co n cl u s io n .   T h b asic  p r o b lem   to   b s o lv e d   b eh i n d   th p a p er   is   to   o v e r co m th ac q u ar ed   n o is d u r in g   r ec eiv in g   t h s ig n al   an d   to   u s h ig h er   o r d e r   m o d u l atio n   teq n iq u es.  T h r esu lts   s h o w   g o o d   r esp o n s u n d e r   n o is y   ch an n els.           Fig u r 2 T h m ajo r   ap p licatio n s   o f   s atellite       2.   SAT E L L I T E   L I NK   P ARA M E T E R   T h e   lin k   b u d g et  o f   co m m u n ica tio n   s y s tem s   ca lcu late s   th e   lo s i n g   in   en er g y   o f   tr an s m itted   s ig n al  ca u s ed   by   p r o p a g atio n   s u c h   as   th g ai n   o f   an ten n a ,   f ee d er   a n d   v ar io u s   ty p es  o f   l o s s es  [ 7 ] .   B u d g et  o f   th lin k   is   u s ed   to   an aly s is   th lo s s   in   s ig n al   d u r in g   s en d i n g   th en   p r e d ict  th e   r eq u ir ed   p o wer   to   tr an s m i t   i n   o r d er   to   d ea l   with     th n o is [ 7 ,   8 ] .   Gen er ally ,   th is   s y s tem   co m p u te  an d   s u p p ly s   i n f o r m atio n   o f   g ain s ,   th lo s s es tr an s m itte d   p o wer g ain   o f   an ten n a n d   lo s s es  ca u s ed   b y   n o is an d   n atu r al  in t er f er en ce   [ 9 ] .   T h p r im a r y   item s   th at  f o u n d ed   i n     lin k   b u d g et:  tr an s m itted   a n d   r ec ei v ed   p o we r ,   ef f ec tiv is o tr o p ic  r a d iated   p o wer   ( E I R P),   g ain s   ( tr a n s m itter   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  1 8 ,   No .   6 Dec em b e r   2 0 2 0 :    2 8 5 2   -   2 8 6 0   2854   ( TX ) r ec eiv e r   ( RX ) ) ,   f r ee   s p ac p ath lo s s   an d   ef f ec tiv e   ap er tu r ( η A )   [ 1 0 ,   1 1 ] .   I n   [ 1 2 ] ,   esti m atio n   o f   p o wer   p r o v id e d   to   R is   d eter m in e d   th r o u g h   b l u r   ed g e,   r elied   u p o n   th lim it  in ten s ity   o f   tr an s m itter   an d   f r am ewo r k   g ain   an d   lo s s es .   All  th in g s   c o n s id er ed ,   th e   co m p u tatio n s   in   th is   g iv j u s h y p o th etica es tim atio n   an d   d o n ' t   r ep r esen t a ll th h o r d u s ef u l f ac to r s   th at  ca n   an d   m ay   in f lu e n ce   f r am ewo r k   ex ec u tio n .   I n   c o m m u n icatio n ,   th e   r atio   o f   ca r r ier   to   n o is f r eq u e n tly   co m p o s ed   C /N,   is   p r o p o r tio n   o f   th g o ca r r ier   q u ality   co m p ar ativ with   n o is q u ality .   Hig h est   C /N  p r o p o r tio n   g iv es  g o o d   n atu r o f   g ath er i n g   an d   h ig h er   in ter ch a n g es  ex ac tn ess   a n d   u n wav er in g   q u ality   w h en   all  i s   s aid   in   d o n e.   Ar c h itects d eter m in th C /N  p r o p o r tio n   in   d B   b etwe en   th f o r ce   o n   th e   tr a n s p o r ter   o f   th e   id ea s ig n   a n d   th all   o u t   g o co m m o tio n   p o wer   [ 1 3 ,   14 ] .   W h ile  th r atio   o f   C /N   g en er al ly   u tili ze d   in   s atellite  c o m m u n icatio n   f r am ewo r k s   to   p o in t o r   ad ju s t th d esti n atio n   d is h ; th good   d is h   p o s itio n   is   s h o wn   b y   th m o s ex tr em C /N  p r o p o r tio n ,   S/N  p r o p o r tio n   p ar ticu lar   is   p r o g r ess iv ely   h elp f u in   r ea l   s itu atio n   [ 1 5 ,   1 6 ] .   Do p p ler   o f f s et  m ak es  th g o s ig n al  f r eq u en cy   o f   s o u r c d if f er s   f r o m   th s en t   f r eq u en cy   b ec au s e   o f   m o tio n   th at  is   d ev elo p e d   o r   r ed u ctio n   th e   is o latio n   b etwe en   th e   s o u r ce   an d   r ec i p ien t.    T h s y s tem   s u f f er   f r o m   s o m ty p e   o f   Do p p ler   at  th e   b en e f iciar y   b ec au s o f   th co n s is ten m o v em e n o f   t h r ec ip ien th at   eith e r   in cr em en ts   o r   d im in is h es  th s ep ar atio n   am o n g   co llecto r   an d   th tr an s m itter .   T h ef f ec o f   Do p p ler   im p ac ts   o n   th p r esen tatio n   o f   b etwe en   s a tellite c o n n ec tio n s   in   L E h as   b ee n   co n ce n tr ated   i n   [ 1 7 - 1 9 ]   T h s atellite  s y s tem s   h as  th ab ilit y   to   d eliv er   task s   ar o u n d   t h ea r th   [ 2 0 ,   2 1 ] .   Gen e r ally ,   th c o h er en t   s y s tem s   l ik e   M - ar y   p h ase - s h if t k ey in g   ( MPSK )   an d   q u ad r at u r am p litu d m o d u latio n   ( Q AM )   h av e   ad v an tag e   o f   f r am ew o r k   af f ec tab ilit y ,   i.e . ,   it n ee d   less   m ea s u r o f   p o w er   to   h elp   th e   p r ed e f in ed   i n f o r m atio n   th r o u g h p u t   an d   th m is tak r ate.   So   co h er en m eth o d   is   p r o g r ess iv ely   allu r in g   f o r   s atellite  [2 2 ,   2 3 ] .   T h is   is   th ca u s th at  wh y   we  u s ed   th e   QAM   in   t h is   p ap er .   T h co h er en t   r ec eiv er   co n tain   p h ase - lo ck e d   lo o p   ( PLL )   to   s y n ch r o n ize   th tr an s m itter   an d   th au t o m at ic  g ain   co n tr o l   ( AGC )   im p ac ts   th n o is p o wer   as  well  [ 2 4 ].   T h co m m u n icatio n   s y s tem   o f   s atellite  ca n   b clas s if ied   to s o u r ce   ea r th   s tatio n ,   u p lin k ,   s atellite,   d o wn   lin k   an d   d esten atio n   ea r th   s tatio n .   Fig u r 3   is   d ev o ted   to   s h o th s atellite  co m m u n icatio n Nu m b er   o f   lo s s es  ar f ac ed   Satellite  co m m u n icatio n ,   lik e   fr ee s p ac lo s s ,   atm o s p h er ic  lo s s   an d   atten u atio n   d u to   r ain ,   clo u d s   etc .   [ 25 ].   Satellite  co m m u n icatio n   h as   witn ess ed   g r ea t   r e s ea r ch s   in ter esti n g   d u to   its   ef f ec to   in cr ea s t h r ate  o f   tr an s m is s io n   an d   s u p p l y   s ea m less   co n n ec tio n   o n   lar g a r ea   [ 2 6 ] .           Fig u r 3 .   S atellite  co m m u n ica tio n   lin k       3.   T H E   P RO P O SE SYS T E M   As   m e n ti o n e d   ea r l y ,   th is   p a p er   aim ed   t o   d esi g n   r a d i o   f r e q u e n c y   s ate lli te   li n k   u n d e r   n o is y   en v ir o n m e n ts   f o r   64   QA m o d u la ti o n   s y s t em   an d   t o   s o l v t h m a jo r   p r o b le m s   d u r i n g   R s a tel lit s y s tem .   T h p r o p o s e d   s y s te m   ca n   b s u m m a r i ze d   in   Fig u r 4   t h r ep r es e n t h f l o w ch ar o f   t h e   d esi g n   s t ep s .   T h p r o p o s ed   s y s tem   is   s ee n   in   Fig u r 5   t h at  r e p r esen th e   Ma tlab   Simu lin k   w h ic h   r e p r esen ts   th e   tr an s m itter ,   n o is y   ch a n n el   an d     th r ec eiv er .   T h s y s tem   is   test ed   u s in g   d if f er en t   ca s es:  th f ir s o n wh en   th er a r n o   n o is e   ( id ea s y s tem )   an d   th s ec o n d   o n is   th n o is y   c ase   ( wo r s ca s e) .   I n   o r d er   t o   ch ec k   th e   ca p a b ilit y   o f   th s y s tem   an d   co m p a r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         Desig n   a n d   s o ftw a r imp leme n ta tio n   o f ra d io   fr eq u en cy   s a tellite lin b a s ed   o n … ( A h med   A .   Th a b it )   2855   b etwe en   th tr an s m itted   an d   th r ec eiv ed   d ata ,   th f r eq u en cy   s p ec tr u m   is   p lo tted   b etwe en   th em   with   ca lcu latin g   th er r o r   r ate  in   e ac h   ca s e .   T h p ar am eter s   ar s elec ted   ac co r d in g   to   th d esig n   r eq u i r em e n ts   to   o b tain   g o o d   r esp o n s e   as seen   in   T ab le  1   th at  r ep r esen t s   th d esig n   p ar am eter s .           Fig u r 4 .   Flo wch ar o f   th e   R F satellit lin k   d esig n   s y s tem           Fig u r 5 .   T h e   p r o p o s ed   R F satellit lin k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  1 8 ,   No .   6 Dec em b e r   2 0 2 0 :    2 8 5 2   -   2 8 6 0   2856   T ab le  1 .   T h d esig n   p ar am eter s   Th e   p a r a m e t e r   S e l e c t e d   v a l u e   Th e   f r e q u e n c y   4   G H z   M o d u l a t i o n     6 4   Q A M   F i l t e r   o f   t h e   t r a n sm i t t e r   a n d   r e c e i v e r   R a i s e d   c o si n e   f i l t e r     A n t e n n a   g a i n   o f   t r a n sm i t t e r   a n d   r e c e i v e r   1 2 . 5   d B   D i a me t e r   o f   a n t e n n a   o f   TX   a n d   RX   1   m   P a t h   l o ss  o f   F r e e   s p a c e   1 9 5 . 5   d B   N o i se   t e mp .   0,   2 0 ,   2 9 0   K i l v i n   P h a se   n o i se   - 9 0   d B / H z ,   - 1 0 0   d B / H z   S a t e l l i t e   a l t i t u d e   3 6 0 0 0   K m   P h a se /   f r e q u e n c y   o f f set s   V a r i o u v a l u e s       As   m en tio n ed ,   Fig u r 5   r ep r esen t   t h Ma tlab   Simu lin k   f o r   th R s atellite   lin k .   T h is   d iag r am   is   test ed   with   v ar io u s   ca s es o f   n o is te m p er atu r e   an d   p h ase/f r eq u e n c y   o f f s ets Fro m   Fig u r 5   f ir s tly ,   g e n er ate  a   r a n d o m   d ata  s tr ea m   u s in g   r a n d o m   in t eg er   b lo c k   in   o r d e r   to   m a p   th d ata  s tr ea m   in to   t h co n s te ll atio n   o f   64 QAM   as  p lan n ed   in   th is   p a p er .   T h e   s am p le  tim u s ed   is   6 /1 0 0 0 0 0   with   1 0 0   s am p le   p er   f r am e.   T h en   u s in g   s h ap in g   f ilter   in   o r d e r   to   u p   th s am p le  r ate  u s in g   th s q r t   r aised   co s in f ilter .   T h e   R o ll o f f   o f   th e   f ilter   is   0 . 3 .   Af te r   th at,   h ig h   p o wer   am p lifie r   is   u s ed   s o   as  to   r aise   th e   p o wer   o f   th tr a n s m itted   wav e.   T h e n   th e   Gain   o f   t h a n ten n o n     th s atellite  is   s elec ted   ac co r d in g   to   th e   f o llo win g   eq u atio n s     G= 1 0 lo g   ( 1 0 9 . 6 6 f 2 d η A )                 ( 1 )     wh er η A   is   th ef f icien cy .   Un til   th is   p o in t,   th s ig n al   is   r ea d y   t o   tr a n s m it.  T h er e   ar e   im p air m en e f f ec o n   th s ig n al  s u ch   as     th p ath   lo s s   o f   th f r ee   s p ac th at  atten u atin g   th s ig n al  b y   t h f r ee   s p ac th at  s elec ted   h e r 1 9 6   d B   ac co r d in g   to   th f o llo win g   eq u atio n :     L fs   ( d B )   = 2 0   l o g   ( f )   + 2 0   l o g   ( r )   + 9 2 . 4 4             ( 2 )     w h e r e   r   i s   t h e   r a g n e   i n   k m .   A l s o ,   t h e   s y n c h r o n i z a t i o n   p r o b l e m s   ( f r e q u e n c y   a n d   p h a s e   o f f s e t s )   t h a t   c h a n g e   t h e   d i r e c t i o n   ( p h a s e )   a n d   R o t a t e s   t h e   s i g n a l   a r e   d e a l   w i t h   a l s o .   T h e   n o i s e   t e m p e r a t u r e   A d d s   A W G N   t h a t   f i g u r e d   t h e   e f f e c t i v e   s y s t e m   t e m p e r a t u r e   o f   t h e   r e c e i v e r .   S e l e c t i n g   a u t o m a t i c   g a i n   c o n t r o l   ( A G C )   t o   c o m p e n s a t e s   t h e   g a i n   o f   b o t h   I / Q   c o m p o n e n t s   o f   t h e   s i g n a l ,   e i t h e r   t o g e t h e r   o r   a l o n e .   F i n a l l y   u s i n g   t h e   d e m o d u l a t o r   o f   Q A M   t o   d e m o d u l a t e   t h e   o r i g i n a l   d a t a   f r o m   t h e   6 4 Q A M .   T h e   p h a s e   n o i s e   i s   f i l t e r e d   a c c o r d i n g   t o   t h e   s p e c i f i e d   s p e c t r a l   m a s k .   F o r   a   v e c t o r   f r e q u e n c y   o f f s e t   s p e c i f i c a t i o n ,   s p e c t r u m   m a s k   i s   i n s e r t e d   a c r o s s   l o g 1 0 * f ,   a n d   i s   f l a t   f r o m   t h e   l a r g e s t   f r e q u e n c y   o f f s e t   t o   h a l f   t h e   s a m p l e   r a t e .   T h e   D C   r e m o v a l   ( D C   of f s e t   c o m p e n s a t i o n )   i s   s e l e c t e d   a s   r e c u r s i v e   f i l t e r   t h e r e f o r e ,   I I R   f i t e r   i s   u s e d .   I n   o r d e r   t o   t e s t   t h e   c a p a b i l i t y   o f   t h e   s y s t e m ,   t h e   f r e q u e n c y   s p e c t r u m   o f   t h e   r e c e i v e r   a n d   t h e   t r a n s m i t t e r   i s   p l o t t e d   t o g e t h e r   a t   d i f f e r e n t   c a s e s   t o   c h e c k   t h e   c l o s e n e s s   b e t w e e n   t h e   T X   a n d   R X .       4.   SIMUL A T IO N  R E SU L T S   Ma tlab   s im u latio n   is   u s ed   to   s im u late  th s y s tem .   Du to   th p ar am eter s   v alu es  th at  s elec ted   in     T ab le  1 ,   th f ir s s im u latio n   r esu lt  is   s ee n   o n   Fig u r 6   th at  r ef er s   to   f r eq u en c y   s p ec tr u m   b etwe en   th T an d   R wh en   n o is tem p er atu r is   0 with   n o   p h ase/f r eq u e n cy   o f f s ets  at  1 9 6 d B   f r ee   s p ac p ath lo s s .   I is   clea r ly   s ee   th co m p atib le  b etwe en   th T an d   R X.   Un d er   th s a m cir cu m s tan ce s   o f   Fig u r 6 ,   Fig u r s tan d   f o r   tr an s m itted   an d   r ec ei v ed   s am p les .   W h e n   th n o is tem p er atu r is   in cr ea s ed   to   2 0 k ,   th e   ca s will  wo r s th an   0 k   as   clea r l y   s ee n   in     Fig u r 8   wh ich   r ep r esen ts   th p o wer   s p ec tr u m   b etwe en   T an d   R at  2 0 k   n o is tem p er at u r e.   Fig u r 9   s tan d   f o r   th r eq u en cy   s p ec tr u m   o f   t h T an d   R at  n o is tem p .   o f   2 9 0 k   th at  r ep r esen ts   th wo r s ca s e.   T h e   s e l e c t e d   r a i s e d   r o o t   c o s i n e   f i l t e r   i s   d e s i g n e d   f o r   s h a p i n g   t h e   s i g n a l   w i t h   r o l l   o f f   o f   0 . 3   a s   s e e n   i n   F i g u r e   1 0   t h a t   r e p r e s e n t s   t h e   m a g n i t u d e   r e s p o n s e   o f   t h i s   f i l t e r .   A n o t h e r   t e s t   i s   t h e   p l o t t i n g   o f   t h e   c o n s t e l l a t i o n   d i a g r a m   f o r   t h e   r e c e i v e r   a t   d i f f e r e n t   c a s e s .   A s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 1   w h e n   t h e r e   i s   n o   f r e q u e n c y   o f f s e t   b u t   5 o   p h a s e   o f f s e t   ( p a r t   A ) .   W h i l e   p a r t   B   i s   w h e n   1 0 H z   a s   f r e q u e n c y   o f f s e t s   w i t h   1 0 p h a s e   o f f s e t .   F o r   t h e   D C   r e m o v a l   ( D C   o f f s e t   c o m p e n s a t i o n )   I I R   f i t e r   i s   u s e d   o f   3 rd   o r d e r .   T h e   i m p u l s e   r e s p o n s e   o f   t h e   f i l t e r   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 2 .       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T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         Desig n   a n d   s o ftw a r imp leme n ta tio n   o f ra d io   fr eq u en cy   s a tellite lin b a s ed   o n … ( A h med   A .   Th a b it )   2857       Fig u r 6 .   T h f r e q u en c y   s p ec t r u m   b etwe en   t h T an d   R wh en   n o is tem p e r atu r is   0k           Fig u r 7 .   T r an s m itted   an d   r ec eiv ed   s am p les           Fig u r 8 .   Fre q u en cy   s p ec tr u m   b etwe en   T an d   R at  n o is t em p r atu r e   20k   F re q u e n cy   (kH z ) Po w e (d BW ) s p e ct ru m   w h e n   N o i s e   T e m p . =0 k     -6 0 -4 0 -2 0 0 20 40 60 -1 0 0 -9 0 -8 0 -7 0 -6 0 -5 0 -4 0 -3 0 -2 0 TX RX R B W = 1 9 5 . 3 1   H z F re q u e n cy   (kH z ) Po w e (d BW ) s p e ct ru m   w h e n   N o i s e   T e m p . =2 0 k     -6 0 -4 0 -2 0 0 20 40 60 -1 0 0 -9 0 -8 0 -7 0 -6 0 -5 0 -4 0 -3 0 -2 0 TX RX R B W = 1 9 5 . 3 1   H z Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  1 8 ,   No .   6 Dec em b e r   2 0 2 0 :    2 8 5 2   -   2 8 6 0   2858       Fig u r 9 .   Fre q u en cy   s p ec tr u m   o f   th T a n d   R at  n o is te m p .   o f   2 9 0 k           Fig u r 1 0 .   T h m a g n itu d e   r esp o n s o f   t h f ilter           ( a)   ( b )     Fig u r 1 1 .   Scatter in g   wh en   n o   f r eq u e n cy   o f f s et  b u 5 o   as  p h a s e   o f f s et   F re q u e n cy   (kH z ) Po w e (d BW ) s p e ct ru m   w h e n   N o i s e   T e m p . =2 9 0 k     -6 0 -4 0 -2 0 0 20 40 60 -1 0 0 -9 0 -8 0 -7 0 -6 0 -5 0 -4 0 -3 0 -2 0 TX RX R B W = 1 9 5 . 3 1   H z Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         Desig n   a n d   s o ftw a r imp leme n ta tio n   o f ra d io   fr eq u en cy   s a tellite lin b a s ed   o n … ( A h med   A .   Th a b it )   2859         Fig u r 1 2 .   I m p u ls r esp o n s o f   th I I R   f ilter       5.   CO NCLU SI O N   As  r esu lts ,   th is   p ap er   is   d ed i ca ted   to   d esig n   a n   R s atellite   lin k   u n d e r   d if f er en t   cir cu m s ta n ce s   s u ch   as  th n o is tem p er atu r e ,   th p h ase  an d   f r eq u e n cy   o f f s ets  ( Do p p ler   p h en o m en a) .   Als o   th DC   o f f s ets  d u to   th s y n ch r o n izatio n   p r o b lem s .   Go o d   r esp o n s wa s   o b tain ed   f r o m   s y s tem   th at  is   m ain ally   d e s ig n ed   to   m i n im ize  th ef f ec o f   n o is e,   p h ase  an d   f r eq u e n cy   o f f s et.   Fro m   th e   o b tain ed   r esu lts   an d   th co m p ar is o n   b etwe en     th tr an s m itted   an d   th e   r ec eiv ed   s ig n als,  it   is   ea s ily   to   n o te  th g o o d   ca p a b ilit y   o f   th e   d e s ig n ed   s y s tem   u n d er   th d if f er e n t c ases   o f   n o is tem p er atu r a n d   t h p h ase/f r eq u en cy   o f f s ets.  T h s y s tem   p r o v i d g o o d   r esp o n s e.   T h b it e r r o r   r ate  ( B E R )   is   v er y   lo eq u al  0 . 0 0 0 06 .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   M .   R.   M a h e sh wa ra p p a e a l. ,   " S o ftwa re   De fin e d   Ra d io s   fo r   S m a ll   S a telli tes ,”   NA S A/ E S A   Co n fer e n c e   o n   A d a p ti v e   Ha rd wa re   a n d   S y ste ms   (AHS ) 2 0 1 5 .   [ 2 ]   M .   R.   M a h e sh wa ra p p a ,   e a l . ,   " S o ftwa re   De fin e d   Ra d i o   ( S DR)  Arc h it e c tu re   to   S u p p o rt   M u lt i - S a tell it e   Co m m u n ica ti o n s,”   2 0 1 5   IEE E   Ae ro sp a c e   Co n fer e n c e ,   2 0 1 5 .   [ 3 ]   O.  Ic in   a n d   K.  Ye g in ,   " RF   En v ir o n m e n S imu lati o n   o n   S o f twa re   De fin e d   Ra d i o   P latf o rm ,   2 0 1 7   I In ter n a ti o n a El e c tro ma g n e ti c   Co mp a ti b il it y   C o n fer e n c e   (EM T u rk iye ) ,   2 0 1 7 .   [ 4 ]   D.  R.   G lo v e r,   " S a telli te  Ra d i o   Co m m u n ica ti o n F u n d a m e n tals  a n d   Li n k   B u d g e t s,”   Ha n d b o o k   o S a tel li te  Ap p li c a ti o n s ,   pp .   1 - 32 ,   2 0 1 7 .   [ 5 ]   B .   W e e d e n    " R a d i o   F r e q u e n c y   S p e c t r u m ,   I n t e r f e r e n c e   a n d   S a t e l l i t e s   F a c t   S h e e t ,   S e c u r e   W o r l d   F o u n d a t i o n ,   p p .   1 - 4 ,   2013.   [ 6 ]   L.   J.  I p p o li to ,    " S a telli te Co m m u n i c a ti o n s S y ste m s E n g i n e e rin g ,   J o h n   W il e y   a n d   S o n s,  L td    2 0 0 8 .   [ 7 ]   A .   Ca g li e ro ,   e a l. ,   " Ne Ap p r o a c h   to   t h e   Li n k   Bu d g e C o n c e p t   fo a n   OA M   C o m m u n ica ti o n   L in k ,   IEE A n ten n a s   a n d   W ire les s P ro p a g a ti o n   L e tt e rs ,   v o l.   1 5 ,   p p .   5 6 8 - 5 7 1 2 0 1 6   [ 8 ]   R.   Ku m a r ,   P .   S a v e e d a ,   " Co v e ra g e   a n d   Li n k   Bu d g e t   Ca lcu lati o n   fo r   G S M   Ce ll u lar S y ste m   u si n g   v a ri o u s P a ra m e ters ,   In ter n a t io n a J o u rn a o C o mp u ter   Ne two rk in g   a n d   C o mm u n ic a ti o n   (IJ CNAC) ,   v o l .   2 ,   n o .   1 p p .   1 3 - 2 4 ,   2 0 1 4   [ 9 ]   D.  Na li n e sw a ri   a n d   N.   Ra k e sh ,   " L in k   b u d g e a n a l y sis  o n   v a rio u ter ra in u si n g   IEE E   8 0 2 . 1 6   WI M AX   sta n d a rd   f o 3 . 5   G H z   fre q u e n c y , "   IEE E   In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   El e c trica l,   Co mp u ter   a n d   C o mm u n ica ti o n   T e c h n o lo g ies ,   Co imb a to re p p .   1 - 5 2 0 1 5   [ 1 0 ]   M .   Tao ,   e a l. ,   5 0 - G b /s/λ   TDM - P ON   b a se d   o n   1 0 G   DML   a n d   1 0 G   APD  su p p o rti n g   P R1 0   li n k l o ss   b u d g e a fter  2 0 - k m   d o wn stre a m   tran sm issio n   in   t h e   O - b a n d , ”  Op ti c a Fi b e Co mm u n ica ti o n Co n fer e n c e   a n d   Exh ib it i o n   (OFC),   2 0 1 7 .     [ 1 1 ]   L.   Be rth il so n   a n d   A.  Esc u d e ro   P a sc u a l ,   " Li n k   Bu d g e ts  a n d   S o ftwa re   S imu latio n fo Wma n @F e z ,   M e x ico   Do c u me n ts,   2 0 0 8 .     [ 1 2 ]   S .   Be rre z z o u g ,   e a l. ,   " Co m m u n i c a ti o n   sa telli te  li n k   b u d g e o p ti m iza ti o n   u si n g   g ra v i tati o n a se a rc h   a lg o rit h m , "   3 rd   In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   C o n t ro l,   E n g i n e e rin g   &   I n f o rm a ti o n   T e c h n o l o g y   (CEI T ),   Tl e m c e n ,   p p .   1 - 7 2 0 1 5   [ 1 3 ]   A.  Na u m a n ,   M .   M a q so o d ,   S y st e m   d e sig n   a n d   p e rf o rm a n c e   e v a lu a ti o n   o h ig h   a lt it u d e   p latfo rm Li n k b u d g e a n d   p o we b u d g e t,   1 9 t h   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   A d v a n c e d   Co mm u n ica ti o n   T e c h n o l o g y   (ICAC T ),   2 0 1 7 .     [ 1 4 ]   A.  Ca g li e ro ,   e a l. ,   " Ne Ap p r o a c h   to   th e   Li n k   B u d g e Co n c e p fo a   QA M   C o m m u n ica ti o n   Li n k ,   IEE A n ten n a s   a n d   W ire les s P ro p a g a ti o n   L e tt e rs ,   v o l.   1 5 ,   p p .   5 6 8 - 5 7 1 ,   2 0 1 5 .     [ 1 5 ]   B.   Je ffre y ,   e a l . ,   " Co m p a riso n   o th e   Li n k   B u d g e with   Ex p e rime n t a P e rfo rm a n c e   o a   Wi M AX   S y st e m ,   EURA S IP  J o u rn a o n   W ire les s Co mm u n ic a t io n a n d   Ne two rk in g ,   v o l.   1 ,   2 0 0 9   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  1 8 ,   No .   6 Dec em b e r   2 0 2 0 :    2 8 5 2   -   2 8 6 0   2860   [ 1 6 ]   N.  Ya a c o b ,   e t   a l . ,   " Li n k   Bu d g e Ca lcu lato S y ste m   fo r   S a telli te   Co m m u n ica ti o n ,”   2 0 1 7   In ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   El e c trica l,   El e c tro n ics   a n d   S y ste m E n g i n e e rin g   (ICEE S E) 2 0 1 7 .   [ 1 7 ]   Liu   Y.,   Tan   L. ,   e a l. ,   " D o p p ler  Eff e c ts  P e rfo rm a n c e   fo M u lt i - h o p   Op ti c a C o n n e c ti o n s   i n   Leo   S a telli te  Co n ste ll a ti o n s,”   Op ti k   -   In ter n a ti o n a J o u rn a fo r   L ig h a n d   El e c tr o n   O p ti c s ,   v o l.   1 2 4 ,   n o .   1 8 ,   p p .   3 4 5 3 - 3 4 5 6 ,   2 0 1 3 .   [ 1 8 ]   Ya n g   Q. ,   e a l. ,   " Do p p ler  C h a ra c teriz a ti o n   o Las e in ter - S a telli t e   Li n k f o Op t ica LE S a telli t e   Co n ste ll a ti o n ,   Op ti c s   Co mm u n ica ti o n s,   v o l .   2 8 2 ,   n o .   1 7 ,   p p .   3 5 4 7 - 3 5 5 2 ,   2 0 0 9 .   [ 1 9 ]   D.  N.  Am a n o r e a l. ,   " In ter - S a telli te  Co m m u n ica ti o n   S y ste m   b a se d   o n   Visi b le  Li g h t,   IEE E   tra n sa c ti o n o n   a e ro sp a c e   a n d   e lec tro n ic sy ste ms ,   v o l.   5 4 ,   n o .   6 ,   p p .   2 8 8 8 - 9 9 ,   2 0 1 8 .   [ 2 0 ]   K.  G u o ,   e a l. ,   On   th e   P e rf o r m a n c e   o th e   Up li n k   S a telli te  M u lt it e rre strial  Re lay   Ne two r k s   with   Ha rd wa re   Im p a irme n ts an d   I n terfe re n c e ,   IEE sy ste ms   jo u rn a l,   v o l.   1 3 ,   n o .   3 ,   p p .   2 2 9 7 - 2 3 0 8 ,   2 0 1 9 .   [ 2 1 ]   A.  A.  Th a b i t,   " De sig n   a n d   S o f twa re   Im p lem e n tatio n   o f   An a lo g   a n d   Dig it a F il ters   fo Co h e re n Re c e iv e rs  u n d e No isy   Ch a n n e l s,”   I OP  C o n f .   S e rie s: M a ter ia ls S c ien c e   a n d   En g in e e rin g ,   2 0 2 0 .   [ 2 2 ]   A.  Ba n ik   a n d   M . S .   Va sa n t h i , "    N o ti c e   o Vio latio n   o IEE P u b li c a ti o n   P rin c i p les S tu d y   o RF   in ter  sa telli te  li n k s ,   2 0 1 7   I n ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   W ire les s Co mm u n ica ti o n s,  S ig n a Pro c e ss in g   a n d   Ne two rk i n g   (W i S PN ET ),   2 0 1 7 .   [ 2 3 ]   R.   D .   G a u d e n z i,   Ch a ll e n g e s in   F u tu re   S a telli te Co m m u n ica ti o n s,”   IEE Co mm u n ica t io n   T h e o ry   W o rk sh o p ,   2 0 1 8 .     [ 2 4 ]   M .   A.  Va ´z q u e z ,   e a l. ,   P re c o d in g ,   S c h e d u li n g ,   a n d   Li n k   Ad a p tatio n   in   M o b il e   In tera c ti v e   M u l ti b e a m   S a telli te  S y ste m s ,   EE J o u rn a o n   S e lec ted   Are a s in   Co mm u n ica ti o n s ,   v o l.   3 6 ,   n o .   5 ,   p p .   9 7 1 - 80,   2 0 1 8 .   [ 2 5 ]   K.  Xu ,   D.   Li ,    " S a telli te  Li n k   A n a ly sis  a n d   Ca lcu lati o n   S o ftwa re   De sig n ,   E EE   I n ter n a ti o n a C o n f e re n c e   o S a fety   Pro d u c e   I n fo rm a ti za ti o n   (IICS PI) 2 0 1 8 .   [ 2 6 ]   L.   Yo u ,   e a l. ,   " O u tag e   Co n st ra in e d   Ro b u st   M u lt ig ra in   M u lt ica st  Be a m   fo rm in g   fo M u lt i - Be a m   S a telli te  Co m m u n ica ti o n   S y ste m s,”   IEE W ire les s Co mm u n ica ti o n s   L e tt e rs v o l.   8 ,   n o .   2 ,   p p .   3 5 2 - 3 5 5 ,   2 0 1 9 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O R       Ahm e d   A.   Th a b it   fr o m   IRAQ   h a h is   Bsc   i n   El e c tro n ic   a n d   Co m m u n ica ti o n E n g in e e rin g   fr o m   th e   Un iv e rsit y   o Tec h n o l o g y     I RAQ Ba g h d a d   2 0 0 6 .   M S c   in   El e c tro n ic  En g in e e ri n g   fr o m   th e   Un iv e rsity   o Tec h n o lo g y   2 0 0 8 .   P h . D.  in   El e c tro n ic  a n d   c o m m u n ica ti o n E n g in e e rin g ,   Un iv e rsity   o f   Tec h n o l o g y ,   Ba g h d a d   /Ira q ,   2 0 1 7 .   He   is   in tere ste d   i n   c o g n it iv e   ra d i o ,   ra d a r,   sa telli te  a n d   sy s n c h ro n iza ti o n   in   c o m m u n ica ti o n   sy ste m s.   F ro m   2 0 0 8   u p   t o   n o w   h e   is  w o rk i n g   in   Ra fid a i n   Un i v e rsity /   Co ll e g e ,   I ra q .     F o c o n tac t:   Ema il a h m e d . th a b it @ru c . e d u . iq     ORCID :   h tt p s:/ /o rc id . o r g /0 0 0 0 - 0 0 0 2 - 5 5 3 7 - 4 3 1 2     G o o g le sc h o lar:  h tt p s:// sc h o lar.g o o g le.co m /citati o n s? u se r= 5 Ec0 0 K k AA AA J& h l=a r     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.