Analysis on the XPD Effect in X-Band Dual-Polarization Transmission System

X-Band 이중편파 전송 시스템에서 XPD 영향 분석

Dual-polarization means to use two orthogonal polarizations, namely two independent channels in communication. This can be used to deal with high datarate caused by large amount of observed data in future LEO satellite. However, when two orthogonal polarizations are not perfectly independent to each other in practical, interference is probably raised in each channel, meaning that noise level in passband increases. XPD (Cross-Polarization Discrimination) is the ratio of the signal level at the output of a receiving antenna that is nominally co-polarized to the transmitting antenna to the output of a receiving antenna of the same gain but nominally orthogonal polarized to the transmitting antenna. In this paper, the influence of XPD on the communication between satellite and ground station was analyzed under the assumption that X-Band dual-polarization was applied to KOMPSAT-2 (KOrea Multi-Purpose SATellite-2). Through analysis, it was shown that more than 3dB of link margin was still achievable despite of worst axial ratio, 2.5dB, at ground station antenna when axial ratio of satellite antenna was about 0.5dB under 99% of environmental availability.

이중 편파는 직교성을 갖는 두개의 편파를 의미하며 통신상에서 두 개의 독립적인 채널로 간주되어 저궤도 위성에서 관측한 대용량의 데이터를 효과적으로 전송하는데 사용되어 진다. 하지만, 현실적으로 두 개의 편파는 서로가 완벽하게 독립적이지 않기 때문에 각 채널에는 간섭신호가 발생되어 결국 통과대역내의 잡음을 상승 시키는 문제를 야기한다. XPD(Cross-Polarization Discrimination)는 수신안테나와 동일한 편파로 송신된 신호와 상반된 편파로 송신된 신호가 수신 안테나의 출력에서 발생될 때 두 신호간의 비를 나타낸 것이다. 본 논문에서는 KOMPSAT-2에서 마치 이중 편파가 적용된 것처럼 가정한 뒤에 위성과 지상국간의 XPD의 영향을 분석하였다. 본 논문에서의 분석을 통해 99%의 환경적인 가용성과 0.5dB의 위성안테나 축비를 가정하였을 때, 2.5dB의 worst한 축비를 갖는 지상국 안테나를 고려함에도 불구하고 3dB 이상의 링크 마진을 확인할 수 있었다.