ADAPTIVE ARRAY SIGNAL PROCESSING ALGORITHMS FOR LEO SATELLITE COMMUNICATIONS
Comunicações de Satélites LEO; Arranjos de Grande Espaçamento; Arranjo Planar Uniforme; Estimação de DoA; Desvio Doppler
Esta dissertação apresenta a modelagem e simulação de técnicas de processamento adaptativo de sinais em arranjos de antenas aplicadas a estações terrenas de baixo custo e reconfiguráveis eletronicamente, destinadas ao rastreamento de satélites em órbita baixa (LEO – Baixa Órbita Terrestre). Motivado pela crescente demanda por soluções flexíveis e escaláveis em comunicações via satélite, o trabalho investiga a integração de arranjos planares uniformes (UPA – Arranjo Planar Uniforme) com algoritmos de processamento de sinais de alta resolução para permitir estimação precisa da Direção de Chegada (DoA) e formatação de feixes adaptativa. A modelagem do sistema inicia-se com a caracterização teórica do cenário espacial em LEO, abordando mecânica orbital, desvio Doppler, espalhamento temporal e a modelagem do sinal desde o mapeamento de bits até a modulação em banda passante. O subsistema de antenas compreende modelagem de antenas parabólicas e arranjo planar, além da recepção do sinal por um arranjo espacialmente distribuído. Para mitigar lóbulos indesejados em arranjos com grande espaçamento, propõe-se uma técnica baseada em Multiplexação por Divisão de Frequência (FDM), atribuindo subportadoras distintas a cada elemento do arranjo. A sincronização do sinal é realizada por meio dos algoritmos de Mueller & Müller e de Phase Locked-Loop (FLL). A estimação de subespaços utiliza os métodos SVD e PAST, culminando na estimação de DoA via MUSIC e posterior reconstrução do sinal por filtragem espacial adaptativa. As simulações demonstram a eficácia da cadeia de processamento proposta, evidenciando o potencial de estações terrenas de baixo custo para rastreamento preciso de satélites e recepção robusta de sinais utilizando arranjos compactos e reconfiguráveis eletronicamente