Höhere Bandbreite für die Satellitenkommunikation
Satellitenkommunikation ist von zentraler Bedeutung für die heutige Informationsgesellschaft. Neben klassischen Anwendungsbereichen, wie digitalem Fernsehen und Wetterbeobachtung, entstehen zurzeit weitere, wie der globale Internetzugriff über Satellit oder die Verbindung zu entlegenen 5G-Basisstationen. Viele Anwendungen der Satellitenkommunikation erfordern hohe Datenraten und somit auch viel Bandbreite. Da das verfügbare Frequenzspektrum begrenzt ist, wird zunehmend versucht, für solche Verbindungen zwei zueinander senkrechte Schwingungsrichtungen der elektromagnetischen Wellen gleichzeitig einzusetzen und dadurch die zur Verfügung stehende Bandbreite zu verdoppeln. Wegen nicht perfekter Sende- und Empfangsantennen sowie der Einflüsse von Atmosphäre, Regen und Eiskristallen kommt es jedoch immer wieder zu störenden Wechselwirkungen zwischen diesen Wellen, sogenannten Kreuzpolarisationsinterferenzen. Empfängersysteme, die zur Kompensation dieser Interferenzen geeignet sind, sind daher äußerst wünschenswert, um in Zukunft eine breitbandige, fehlerfreie Satellitenkommunikation mit hohen Datenraten zu gewährleisten.
Ziel des Vorhabens „Kompensation der Kreuzpolarisationsinterferenz für Doppelpolarisations-Satellitenempfänger (KOMPOL)“ ist die Entwicklung von Algorithmen für Satellitenkommunikationsempfänger, mit denen die Kreuzpolarisationsinterferenzen in Satellitenverbindungen auch bei zeitveränderlichen Störungen, etwa durch wechselnde Bedingungen in der Atmosphäre, reduziert werden können. Zunächst werden in verschiedenen Ansätzen Algorithmen entwickelt und mit Computersimulationen analysiert und optimiert. Anschließend wird der geeignetste Algorithmus ausgewählt und in Hardware realisiert. Die Einsatzfähigkeit wird schließlich in ein Demonstrationssystem implementiert und unter Simulation von atmosphärischen Störungen über eine Rauschquelle demonstriert. Damit soll die Grundlage für einen Doppelpolarisations-Satellitenempfänger für hohe Datenraten gelegt werden, der weit über den heutigen Stand der Technik hinausgeht.
Der Bedarf nach höheren Datenraten bei der satellitengestützten Kommunikation ist groß, sowohl bei staatlichen Organisationen wie NASA und ESA als auch bei Unternehmen, die etwa Satellitenfernsehen oder weltweite Internetverbindungen anbieten. Die Anwendung zweier simultan übertragener Wellen mit unterschiedlicher Schwingungsebene zum Zweck der Steigerung der Datenrate ist bereits vielerorts in Planung und das Marktpotenzial ist entsprechend hoch. Mit der geplanten technischen Lösung zur Kompensation von Signalstörungen, die bei dieser Übertragungsart auftreten, sollen die hierfür notwendigen Empfängersysteme geschaffen werden, auf die alle Anbieter und Nutzer von Satellitenkommunikation angewiesen sind. Da es bisher nur ausländische Anbieter für bodenstationäre Empfängersysteme gibt, eröffnet das Vorhaben KOMPOL mit seinen neuartigen Entwicklungen zu einem Doppelpolarisationsempfänger eine aussichtsreiche Möglichkeit, einen wichtigen Beitrag der deutschen Industrie für eine effiziente Satellitenkommunikation zu leisten. Hiervon können Bürgerinnen und Bürger u.a. durch eine verbesserte Internetanbindung auch entlegener Gebiete profitieren.