Introduction to Satellite Communication 3rd Edition

Figure 6.14
Example of a digital beam forming mobile payload.
form. That, in turn, drives a memory switch that is used to separate out the
individual frequency channels for further processing. The digital beam-forming
element modifies the channels through complex multiplication by specific amplitude
and phase values to produce the desired downlink beam. The values are uplinked
from the network control station and can be changed as required over the satellite
lifetime. The remaining functions are used to adjust the power level and translate
the frequency to the correct beam channel. A D/A converter restores the analog
format before RF frequency conversion, power amplification, and transmission
from the antenna system.
Without going into details as to the design and supporting mathematical theory,
the channel selection and beam forming are accomplished through the discrete
Fourier transform (DFT) technique. That allows the processor to perform its func-
tions in the frequency domain using mathematical representations of filters and
mixers without using actual hardware. In that approach, the DSP designer must
consider these factors:
•
The number of bits used in A/D conversion;
•
The required number of A/D and D/A oprations;
•
The size of the DFT used in processing, for example, the number of points,
amplitude granularity, and sampling rate;
•
The window overlapping factor, to smooth the data for DFT processing and
to minimize the amount of computation and memory; must be optimized
for the types of channels upon which the processor operates;
•
The time window, which determines the amount of resulting ripple and
inband interference;
•
Techniques to ensure that all necessary operations are properly synchronized
within the relevant stages of the processor.
Traditional payload engineers are accustomed to working with analog parame-
ters, such as those discussed in previous sections. The factors listed in this section
tend to be more difficult to assess and optimize. However, the situation may
resolve itself as the tools used to simulate and synthesize the necessary circuitry
are improved and enhanced. Some satellite architects have chosen to perform the

---

6.3
Digital Processing Repeaters
215
processing and beam forming on the ground to simplify the payload and allow
significant modifications to be made post launch.