Q/V-band GSO system performance analysis under NGSO constellation induced interference

The rapid deployment of Non-Geostationary (NGSO) satellite constellations in high-frequency bands introduces significant co-channel interference to established Geostationary (GSO) systems. This new source of interference, combined with severe propagation impairments such as rain attenuation, causes a critical challenge to link performance. As modern links rely on Adaptive Coding and Modulation (ACM), which is highly sensitive to signal quality fluctuations, a simple average-based performance analysis is not sufficient to capture the true impact on this threshold-based system. This thesis addresses this problem by developing a time-domain simulation framework to quantitatively evaluate the statistical degradation in throughput, spectral efficiency, and Service Level Agreement (SLA) attainment under these simultaneous, time-varying effects. The methodology utilizes a year-long time-series dataset from a physical-statistical simulator, modeling a realistic two-state system noise temperature for clear and rainy conditions and implementing key interference mitigation parameters, specifically the maximum number of interferers and the avoidance angle threshold. A discrete Modulation and Coding (MODCOD) table from a commercial modem and a two-stage ACM decision algorithm, including a rainy condition downgrade policy, are used to simulate link behavior. The results, presented as statistical distributions and MODCOD occupancy statistics, quantify the performance degradation as a function of the mitigation parameters. For a defined baseline scenario, the simulation demonstrates that the system successfully meets its SLA target and remains compliant with the ITU-R S.2131-1 reference. This indicates that the framework is a useful tool for evaluating GSO/NGSO coexistence.

La rapida diffusione di costellazioni satellitari Non-Geostazionarie (NGSO) nelle bande ad alta frequenza introduce un’interferenza co-canale significativa nei confronti dei sistemi Geostazionari (GSO) esistenti. Questa nuova sorgente di interferenza, combinata con gravi disturbi di propagazione quali l’attenuazione da pioggia, pone una sfida critica alle prestazioni di collegamento. Poiché i collegamenti moderni si basano su schemi di Codifica e Modulazione Adattive (ACM), altamente sensibili alle fluttuazioni della qualità del segnale, un’analisi prestazionale basata su semplici valori medi non è sufficiente a cogliere il reale impatto su un sistema governato da soglie. Questa tesi affronta il problema sviluppando un ambiente di simulazione nel dominio del tempo per valutare quantitativamente il degrado statistico di throughput, efficienza spettrale e rispetto degli accordi di servizio (SLA) in presenza di effetti simultanei e variabili nel tempo. La metodologia impiega una serie temporale annuale proveniente da un simulatore fisico-statistico, modella una temperatura di rumore di sistema a due stati (sereno e pioggia) e implementa parametri chiave di mitigazione dell’interferenza, in particolare il numero massimo di satelliti NGSO interferenti e la soglia dell’angolo di esclusione. Una tabella discreta di Modulation and Coding (MODCOD), ricavata da un modem commerciale, e un algoritmo decisionale ACM a due stadi, che include una politica di declassamento in condizioni di pioggia, vengono utilizzati per simulare il comportamento del collegamento. I risultati, presentati come distribuzioni statistiche e statistiche di occupazione dei MODCOD, quantificano il degrado prestazionale in funzione dei parametri di mitigazione. Per uno scenario di riferimento definito, la simulazione dimostra che il sistema soddisfa l’obiettivo di SLA e rimane conforme al riferimento ITU-R S.2131-1. Ciò indica che il framework rappresenta uno strumento utile per la valutazione della coesistenza tra GSO e NGSO.