Introduction to Satellite Communication 3rd Edition

6.3
Digital Processing Repeaters
The service capabilities of the bent pipe have been well established during 40
years of evolution, culminating in large three-axis satellites with up to 100 active
transponders. Owing to the limitations of the bent pipe coupled with advances in
DSP and solid state devices and the availability of high-speed VLSI chips, digital
processing repeaters are entering the satellite marketplace in greater numbers.
Satellite communications engineers generally have applied those technologies on the
ground to improve the cost and performance of Earth stations and user terminals.
Examples include the digital modems found in data VSATs, DVB-S and DVB-S2
encoders and receivers used in DTH TV systems, and handheld devices that support
various voice and data applications over satellites.
In years past, digital processing was limited to RF or IF switching for use in
wideband TDMA systems such as INTELSAT’s SS/TDMA. That type of service
depends on large, expensive Earth stations that can develop the quantities of
information traffic to justify the investment on the satellite. Current generations
of MSS spacecraft have processing payloads that introduce narrowband channeliza-
tion services for digital telephony and low-speed data. An important constraint in
these designs is the maximum processing speed and sampling rates allowed by

---

6.3
Digital Processing Repeaters
209
then-existing DSP technology. There are now wideband versions that offer true
multimedia applications to low-cost Ka-band VSATs, where the user can access the
network directly over the satellite at megabit-per-second speeds. The fundamental
approach to digital processing is to actively alter the signals in the satellite before
they are retransmitted to the ground. That involves such functions as narrowband
channel selection and routing, switching of time division channels or packets,
decoding and recoding of data streams for onboard FEC, and complete reformatting
of data for optimum downlink transmission. The technologies to accomplish that
include high-speed A/D conversion, fast Fourier transform (FFT) computation,
digital filtering, data speed buffering, and coding. It is difficult to try to describe
all the possibilities in a short chapter; in fact, the technologies continue to evolve
rapidly.