Analysis of Space Communication Systems via Satellite Relaying

È noto che l’uso di bande a RF con frequenze estremamente alte nei sistemi wireless per comunicazione digitale consente potenzialmente di raggiungere velocità di trasmissione dei dati molto elevate, rispetto a quelli ottenibili a frequenze più basse, a parità di tasso di errore. Ciò è vero in particolare per propagazione in spazio libero con antenne direttive. Tali bande di frequenza estremamente elevate sono tuttavia raramente impiegate nelle comunicazioni spaziali deep-space a causa della loro vulnerabilità ai disturbi atmosferici. Tuttavia, esse possono potenzialmente fornire diversi vantaggi nei collegamenti di telemetria deep-space nell'ambito di architetture “two-leg” con relay satellitare orbitante fuori dall'atmosfera terrestre. In tale configurazione, il collegamento da spazio remoto a relay, non influenzato dall’atmosfera terrestre, può utilizzare una banda di frequenze estremamente elevata (compatibilmente con vincoli di carattere tecnologico), mentre il collegamento da relay a ground station può utilizzare una banda più classica, ad esempio una delle bande raccomandate per comunicazioni near-Earth. Lo scopo della tesi è stato quello di confrontare le prestazioni di architetture “two-leg” con quelle ottenibili da un collegamento deep space diretto da spacecraft a ground, in banda X oppure in banda Ka. La valutazione è stata possibile attraverso la creazione di link budget accurati, che includono l'effetto dell'atmosfera e gli errori di puntamento, e analizzando le due diverse comunicazioni, mostrando in che condizioni è possibile avere un miglioramento delle prestazioni.