Satellite system performance assessment for in-flight entertainment and air traffic control

Concurrent satellite systems have been proposed for IFE (In-Flight Entertainment) communications, thus demonstrating the capability of satellites to provide multimedia access to users in aircraft cabin. At the same time, an increasing interest in the use of satellite communications for ATC (Air Traffic Control) has been motivated by the increasing load of traditional radio links mainly in the VHF band, and uses the extended capacities the satellite may provide. However, the development of a dedicated satellite system for ATS (Air Traffic Services) and AOC (Airline Operational Communications) seems to be a long-term perspective. The objective of the presented system design is to provide both passenger application traffic access (Internet, GSM) and a high-reliability channel for aeronautical applications using the same satellite links. Due to the constraints in capacity and radio bandwidth allocation, very high frequencies (above 20 GHz) are considered here. The corresponding design implications for the air interface are taken into account and access performances are derived using a dedicated simulation model. Some preliminary results are shown in this paper to demonstrate the technical feasibility of such system design with increased capacity. More details and the open issues will be studied in the future of this research work

The European Muon Collaboration effect from short-range correlated nucleons in a nucleon swelling model

The relation between the nuclear EMC effect and the nucleon-nucleon short-range correlation is a hot topic in high-energy nuclear physics, ever since a peculiar linear correlation between these two phenomena discovered. In this paper, the contribution to the nuclear EMC effect arising from the short-range correlated nucleons is examined in a nucleon-swelling model. We find that the structure modifications of the N-N SRC nucleons reproduce more or less the measured EMC ratios of light nuclei, while they are not enough to explain the measured EMC ratios of heavy nuclei. We speculate that the hypothesis of causal connection between SRC and the EMC effect is not exact, or the universality of the inner structure of SRC nucleon is violated noticeably from light to heavy nuclei, or the mean-field nucleons are also modified.Comment: 7 pages, 4 figures. arXiv admin note: text overlap with arXiv:2207.1098

Etude des performances et optimisation d'un réseau d'accès par satellite pour les communications

La croissance rapide du trafic aérien et les besoins en nouveaux services notamment pour les passagers imposent l'introduction de nouveaux moyens de communication pour les avions avec une bande passante globale fortement accrue. Les satellites sont appelés à jouer un rôle important dans ce contexte, non seulement en complément des systèmes terrestres pour les services « cockpit » (services ATM, Air Traffic Management) mais aussi pour les services « cabine » (In-Flight Entertainment). L'objectif de la thèse est d'étudier l'architecture d'un système satellite supportant l'ensemble de ces services, en se focalisant sur l'architecture du terminal embarqué à bord des aéronefs. L'architecture retenue repose sur des liaisons DVB-S2/DVB-RCS normalisées par l'ETSI. Cette option permet d'utiliser efficacement l'importante bande passante disponible en bande Ka pour les services mobiles aéronautiques (allocation primaire) ou en bande Ku (allocation secondaire). Ces normes ont été conçues pour les applications multimédia (Broadband Satellite Multimedia). Le défi est alors d'utiliser de telles liaisons satellite pour des services aux caractéristiques et besoins fortement hétérogènes. Par ailleurs, l'utilisation de la bande Ka n'est pas concevable sans l'activation de techniques de lutte contre les affaiblissements (FMT – Fade Mitigation Techniques). L'utilisation d'une marge statique conduit à une perte importante de capacité. Les techniques FMT reposent sur une évaluation dynamique du bilan de liaison et permettent une modification de la forme d'onde. Le système utilise ainsi la forme d'onde la plus efficace spectralement pour chaque terminal et maximise la capacité globale du système. Par contre, chaque terminal observe une modification de la ressource allouée au fil du temps. L'objectif de la thèse est de concevoir une architecture au niveau terminal qui permette d'exploiter les liaisons DVB-S2/RCS afin de fournir les services passagers (Internet et téléphonie mobile de type GSM/UMTS) et un canal haute fiabilité pour les services aéronautiques. Deux approches ont été retenues. La première repose sur une application du modèle ETSI BSM (Broadband Satellite Multimedia) en couches séparant strictement les couches dépendantes satellite et les couches indépendantes satellite. Les simulations de cette architecture montrent que les liaisons ne peuvent être utilisées de façon efficace sans une interaction entre couches afin de tenir compte de l'évolution de la capacité disponible. La seconde approche consiste en la concentration de la gestion de la ressource et la gestion de la qualité de service dans la même couche protocolaire. L'idée de départ est d'utiliser la méthode d'encapsulation générique Generic Stream Encapsulation (GSE). GSE a été conçu pour la projection des paquets de couches supérieures à l'intérieur des trames DVB-S2. GSE tient compte de la taille variable des trames DVB-S2 et introduit une capacité de multiplexage entre différents flux (identification de fragments). Sur cette base, une gestion de l'accès est introduite pour gérer la liaison DVB-RCS au format MF-TDMA. Nous introduisons ainsi une utilisation conjointe de GSE, d'une politique de service différentiée et de flux de signalisation inter-couches (« cross-layer »). Les performances des deux approches sont étudiées à l'aide d'un modèle de simulation développé à l'aide du logiciel OPNET Modeler (simulations à événements discrets). Les résultats obtenus démontrent le meilleur comportement de la seconde architecture avec une meilleure utilisation de la ressource et des performances de transmission satisfaisant les objectifs

U-model based predictive control for nonlinear processes with input delay

In this paper, a general control scheme is proposed for nonlinear dynamic processes with input delay described by different models, including polynomial models, state-space models, nonlinear autoregressive moving average with eXogenous inputs (NARMAX) models, Hammerstein or Wiener type models. To tackle the input delay and nonlinear dynamics involved with the control system design, it integrates the classical Smith predictor and a U-model based controller into a U-model based predictive control scheme, which gives a general solution of two-degree-of-freedom (2DOF) control for the set-point tracking and disturbance rejection, respectively. Both controllers are analytically designed by proposing thedesired transfer functions for the above objectives in terms of a linear system expression with the U-model, and therefore are independent of the process model for implementation. Meanwhile, the control system robust stability is analyzed in the presence of process uncertainties. To demonstrate the control performance and advantage, three examples from the literature are conducted with a user-friendly step by step procedure for the ease of understanding by readers