Prestazioni di comunicazioni satellitari codificate in downlink in presenza di jamming

This thesis is developed within the framework of modern satellite communications, which are characterized by increasingly stringent requirements in terms of reliability and robustness in the presence of interference. In particular, Continuous Wave (CW) jamming represents a major threat to downlink transmissions, making the adoption of advanced mitigation techniques based on spreading and channel coding essential. In this context, the performance of a satellite downlink communication system under CW jamming is analyzed, with the aim of assessing the effectiveness of Direct Sequence Spread Spectrum (DS/SS) techniques combined with channel coding based on Spatially Coupled Low-Density Parity-Check (SC-LDPC) codes. The impact of jamming both at frequencies coincident with and offset from the useful signal carrier is investigated, with particular attention to its effects on the bit error rate. To this end, a Monte Carlo simulation-based approach is employed. The simulation framework includes different channel models, BPSK modulation, continuous jamming, and a coded DS/SS transmission scheme. The numerical results are presented in the form of performance curves, expressing the error probability as a function of the signal-to-noise-and-interference ratio and the spreading factor. The results highlight the fundamental role of processing gain and emphasize the trade-off between spreading gain and channel coding in interference mitigation. In particular, increasing the spreading factor significantly reduces the impact of continuous jamming, thereby enhancing link robustness. This work therefore contributes to the analysis of the performance of coded DS/SS satellite systems operating in scenarios characterized by intentional or unintentional interference.

Questo lavoro di tesi si colloca nel contesto delle comunicazioni satellitari moderne, caratterizzate da requisiti sempre più stringenti in termini di affidabilità e robustezza in presenza di interferenze. In particolare, il jamming di tipo Continuous Wave (CW) rappresenta una minaccia rilevante per i collegamenti in downlink, rendendo necessaria l’adozione di tecniche avanzate di mitigazione basate su spreading e codifica di canale. In questo contesto, è stata condotta un’analisi delle prestazioni di un sistema di comunicazione satellitare in downlink in presenza di CW jamming, con l’obiettivo di valutare l’efficacia delle tecniche Direct Sequence Spread Spectrum (DS/SS) e della codifica di canale mediante codici Spatially Coupled Low-Density Parity-Check (SC-LDPC). È stato studiato l’impatto del jamming sia a frequenza coincidente sia non coincidente con la portante del segnale utile, analizzandone gli effetti sulla probabilità di errore sul bit. A tal fine è stato utilizzato un approccio basato su simulazioni Monte Carlo. L’ambiente di simulazione incorpora vari modelli di canale, la modulazione BPSK, il jamming continuo e lo schema DS/SS codificato. I risultati numerici sono presentati come curve di prestazione in termini di probabilità d’errore, in funzione del rapporto segnale rumore (AWGN/Jamming) e dello spreading ratio. I risultati ottenuti evidenziano il ruolo fondamentale del processing gain e mettono in luce il compromesso tra guadagno di spreading e codifica di canale nella mitigazione del disturbo. In particolare, l’aumento dello spreading ratio consente una significativa riduzione dell’impatto del jamming continuo, migliorando la robustezza del collegamento. Il lavoro fornisce quindi un contributo allo studio delle prestazioni dei sistemi satellitari DS/SS codificati in scenari caratterizzati da interferenze intenzionali o accidentali.