Introduction to Satellite Communication 3rd Edition

5.4
Distortion and Impairments
Generally, impairments are the distorting effects (exclusive of noise and external
interference) that a communication channel has on the information. This section
reviews the impairments that involve the transmission of one carrier through the
channel at a time. (Multiple carriers such as are used in FDMA are covered later.)
An example of typical single-carrier impairments is presented in Table 5.4 from
the standpoint of both the cause and the effect. In column 1 of the table are the
impairing characteristics of the empty channel, that is, those that can be measured
without the desired information present. Among those causes are variations in the
amplitude versus frequency response (i.e., bandwidth limiting) and the phase versus
frequency response (also called delay distortion: the rate of change of phase is
equal to time delay). Also of interest are two forms of gain nonlinearity: amplitude
nonlinearity (AM-to-AM distortion) and phase nonlinearity (AM-to-PM distor-
tion). The distortion properties are illustrated for a standard C-band transponder
and TWTA in Figures 5.26 and 5.27, respectively.
5.4.1
Digital Signal Impairments
Impairment of digital data modulated on a carrier with QPSK or 16 APSK typically
results in an increase in the BER. While that can be compensated for by an increase
in overall
E
b
/
N
0
, there can be a point where increased power is not available as
a solution. Predicting those impairments and designing around them involve the
use of actual measurement or computer simulation techniques. The process of using
a simulation tool involves setting up a simulation model of the end-to-end system
within the software. An example of such a model is illustrated in Figure 5.28 for
a hypothetical three-transponder system such as would be found in a bend pipe
satellite link. The desired channel is transmitted through the center transponder,
Table 5.4
Matrix of Transmission Impairments Due to the Uplink, Transponder, and Downlink,
from the Standpoint of Cause and Effect on Digital Signals
Cause Within the Channel
Effect on Digital Signals
Amplitude versus frequency
I to Q coupling in N-PSK causes additional bit
errors (N
>
2)
Phase versus frequency
Intersymbol interference causes additional bit
errors
Amplitude nonlinear distortion (AM to AM)
Spectral sideband regrowth causes adjacent
transponder interference
Phase nonlinear distortion (AM to PM)
Signal constellation rotation (I to Q coupling)
causes additional bit errors

---

184
Modulation, Multiple Access, and Impairments