Satellitenkommunikation (SATKOM)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Satellite Communications)
(Prüfungsordnungsmodul: Satellitenkommunikation)

Lehrveranstaltungen:

• • Satellitenkommunikation
    (Vorlesung, 2 SWS, Karlheinz Kirsch, Fr, 12:15 - 13:45, H10)
  • Übung Satellitenkommunikation
    (Übung, 2 SWS, Rene Würll, Do, 16:15 - 17:45, H5)

Empfohlene Voraussetzungen:

Keine formalen Voraussetzungen

Inhalt:

Nach einem historischen Rückblick zur Entwicklung der Satellitenkommunikation werden die einzelnen Komponenten eines typischen Gesamtsystems (Boden- und Raumsegment) näher betrachtet. Hierzu zählt der prinzipielle Aufbau von Trägerraketen (am Beispiel Ariane 5), von Satelliten (Satellitenplattformen, Subsysteme, Nutzlasten), die meist genutzten Umlaufbahnen und die Kommunikationslinks zwischen Bodenstation und Satellit (Uplink) und Satellit und Empfänger (Downlink). Die Besonderheiten der Signalausbreitung und -übertragung über diese großen Entfernungen (verwendete Frequenzen, Signaldispersion, -dämpfung, weitere Störeinflüsse der Weltraumumgebung) werden erklärt und in Beispielen berechnet. Die Architektur transparenter und regenerativer Kommunikationseinheiten wird ausführlich an Beispielen kommerziell verfügbarer Transponder und Onboard-Prozessoren erklärt. Die Prinzipien moderner, standardisierter Verfahren zur Signalaufbereitung und Übertragung von Video-/Bild und Audiosignalen über Satellit (MPEG, DVB-S/-S2 Quellencodierung, Kanalcodierung und Modulation, Kanalzugriff) werden erläutert und diskutiert. Ein Exkurs auf die im Orbit und im kommerziellen Einsatz befindlichen Kommunikationssatelliten für TV- und Breitbandversorgung, von Mobilkommunikationssystemen und eine Vorstellung von Forschungsansätzen für zukünftige Satellitensysteme (Megakonstellationen, Next generation High Throughput Satellites (HTS) sowie die große Dienstevielfalt mithilfe von Satelliten runden die Vorlesung ab. Die in der Vorlesung behandelten physikalischen, elektro- und nachrichtentechnischen Zusammenhänge werden in den ergänzenden Übungen mit Rechenbeispielen vertieft.

Gliederung der Vorlesung:
1. Einführung

• Hauptkomponenten (Space Segment, Ground Segment), Überblick: Satelliten, Launcher, Orbits, Aufgaben, genutzte Frequenzen, Standarddienste, Satellitennetzwerke der größten Satellitenbetreiber

2. Entwicklung der Satellitenkommunikation

• Meilensteine, Organisationen, Nationale Programme

3. Orbits und Konstellationen

• Keplersche Gesetze, Beschreibung von Umlaufbahnen, genutzte Orbits, Bodenspuren, erreichbare Abdeckung

4. Trägersysteme

• Trägerraketen, Entwicklung, Anbietermarkt, Nutzlastfähigkeit, Startplätze, Startverlauf

5. Satellitenaufbau

• Auswahl aktueller Satellitenplattformen, Satellitenaufbau, Plattformkomponenten, Montageschritte und Tests

6. Satellitennutzlast (Payload)

• Komponenten, Industrielle Beispiele, Aufbau und Aufgaben der Payload, Transponderarchitekturen, Antennen

7. Signalausbreitung und Leistungsbilanz

• Signalausbreitung, Freiraumverluste, Signaldämpfung, Rauschen, Signal-Rausch-Verhältnis, Linkbudget

8. Weltraumumgebung

• Weltraumumgebungsbedingungen, Einflüsse auf den Satelliten und die Elektronik der Nutzlast (SEE, TID, DD)

9., 10., 11. Quellencodierung, Kanalcodierung, Modulationsverfahren, Signalübertragung am Beispiel DVB-S/-S2

• Audio-, Bild- und Videokompression, FEC, Interleaver, Modulation, Zugriffs-, Duplex-, Multiplexverfahren

12. Vielfalt der Kommunikationsdienste, Beispiele moderner, zellularer Satellitenkommunikationssysteme

• Iridium, Globalstar, Inmarsat, Thuraya, Orbcom, O3b, ...), kommende Megakonstellationen (OneWeb, SpaceX, ...)

13. Neue Märkte, neue Dienste

Lernziele und Kompetenzen:

Nach der Teilnahme an der Vorlesung "Satellitenkommunikation" verstehen die Studierenden die Funktionsweise moderner satellitengestützter Kommunikationssysteme und wissen um deren Bedeutung für die großflächige und breitbandige Verbreitung von Bild-, Video- und Audiosignalen einschließlich einer Vielfalt an Datendiensten über Satellit. Die theoretischen Grundlagen und Rechenübungen anhand konkreter Beispiele erlauben die prinzipielle Berechnung und Überprüfung grundlegender Leistungsdaten und Systemkenngrößen.

Literatur:

Skriptum zur Lehrveranstaltung

Weitere Informationen:

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2015s | TechFak | Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science) | Masterprüfung | Studienrichtung Mikroelektronik | Vertiefungsmodule Mikroelektronik | Satellitenkommunikation)
2. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2015s | TechFak | Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science) | Masterprüfung | Studienrichtung Informationstechnik | Vertiefungsmodule Informationstechnik | Satellitenkommunikation)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Satellitenkommunikation (Prüfungsnummer: 34601)

(englischer Titel: Satellite Communication)

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet, 5 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: SS 2018, 1. Wdh.: WS 2018/2019

1. Prüfer:

Karlheinz Kirsch

Termin: 20.07.2018, 08:00 Uhr, Ort: H 11
Termin: 15.02.2019, 10:00 Uhr, Ort: H 10 TechF