Neue Ansätze für Satellitenkommunikation mit hoher spektraler Effizienz

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Gerhard Bauch
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 315291283

Die Satellitenkommunikation stößt aufgrund des massiv ansteigenden Bedarfs an hochratiger Datenübertragung zunehmend an Kapazitätsgrenzen. Die besonderen Randbedingungen hinsichtlich Signalverarbeitungsmöglichkeiten und Leistungsverbrauch im Satelliten erfordern dabei wesentlich andere Ansätze als terrestrische Systeme. Insbesondere sollen die Satelliten transparent und einfach bleiben, denn Satelliten müssen oft auf eine lange Lebensdauer von etwa 15 Jahren ohne einfache Reparatur- und Updatemöglichkeiten ausgelegt werden. Aus diesen Gründen ist die Satellitentechnik typischerweise sehr konservativ: Existierende Verfahren nutzen zur Steigerung der Bandbreiteneffizienz im Wesentlichen höherstufige Modulationsverfahren (APSK) und Pulsformung mit reduziertem Roll-off Faktor. Andererseits sind weniger konservative Ansätze vielversprechender, um unter den strengen Randbedingungen der Satellitenkommunikation wesentliche Steigerungen der Bandbreiteneffizienz zu erreichen. Im vorgeschlagenen Projekt beabsichtigen wir zwei im Satellitenumfeld unkonventionelle Ansätze zu untersuchen: Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Übertragung, die in terrestrischen Netzen Stand der Technik ist, aber in der Satellitenkommunikation aufgrund der dominierenden Sichtverbindung vielfach als nicht geeignet betrachtet wird. Der zweite Ansatz ist Faster-Than-Nyquist Signalisierung, wo die Bandbreiteneffizienz mit Modulationsverfahren niedriger Ordnung erhöht wird, indem die erste Nyquist-Bedingung durch dichteres Senden der Grundpulse verletzt wird. Die Kombination beider Ansätze ist wenig erforscht und in der Satellitenkommunikation neu. Das Ziel des Projekts ist es, einen Beitrag zur Beantwortung der fundamentalen Frage zu machen: Können MIMO und Faster-Than-Nyquist-Signalisierung als geeignete, innovative und überlegene Alternativen zur substantiellen Erhöhung der spektralen Effizienz von Satellitensystemen genutzt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen