OPTIPUSH

Ausgangssituation

Der Bandbreitenbedarf in der Satellitenkommunikation steigt von Jahr zu Jahr und wird einerseits limitiert durch die verfügbaren Spektren als auch durch die Leistungsgrenzen der Satelliten. Hier kann die optische Kommunikation sehr gut entlasten und wird im vermehrten Maße im Bereich Satellit zu Satellit aber auch bei der Verbindung Satellit zu Boden eingesetzt.

Optische Transmitter und Receiver sind leichter, kleiner und benötigen weniger Leistung als die klassischen Radio-Übertragungsverfahren. Moduliert werden die Laserstrahlen typischerweise mit unipolaren NRZ-OOK (Non-Return-to-Zero, On-Off Keying) Signalen, die einen sehr hohen Bandbreitenbedarf verursachen und auch die eingesetzte Energie nicht optimal nutzen.

Des Weiteren führt eine daraus folgend nicht effiziente Synchronisation im Receiver zu einem Arbeitspunkt weit weg vom Optimum. Bandbreiten-limitierte Übertragung und entsprechende Synchronizations-Algorithmen im Empfänger hilft einerseits mehr Träger im Spektrum zu verwenden als auch mit weniger Energie die gleiche Übertragungskapazität zu erhalten.

Innovationsgehalt

Wir schlagen in diesem Projekt vor, mittels Analyse, Simulation als auch mit einem eigenen Testbed zu verifizieren, ob ein bandbreitenbegrenzter Puls mit weniger Energie als ein Rechteckpuls auskommt bei der gleichen Datenrate.

Wichtig ist in diesem Zusammenhang nicht nur die Transmission, sondern auch neu entwickelte Synchronisationsalgorithmen, die eine effiziente Demodulation und Dekodierung des Signals nahe der optimalen Kanalkapazität erst möglich machen. Dies würde einen sehr großen Schritt in der optischen Nachrichtentechnik darstellen, weil so die Flug-Hardware weniger Leistungs-Ressourcen als herkömmliche Übertragungen brauchen würden und auch weniger Bandbreite verwendet würde.

Multi-Carrier-Systeme sind so effizienter möglich. Wir werden auch untersuchen, welche Bedingungen für geeignete Pulsformen notwendig sind und werden leistungsfähige Algorithmen zur Parameterschätzung und Synchronisation in optischen Satellitenempfängern entwickeln.

Darüber hinaus wird mit den kontrollierten Amplitudenintensitäten auch eine Auswahl an Modulationsarten (PAM) gegeben, die sich dann in weiterer Hinsicht für adaptive Modulations- und Codierverfahren (ACM) einsetzen lassen.

Angestrebte Ergebnisse

Mittels Analyse, Simulation und Verifikation mit Testbed werden wir überprüfen, ob die entwickelten Algorithmen für die Strecke Satellit zu Satellit als auch Satellit zu Boden einsatzbar sind. Wir werden ebenso untersuchen, wie stark die spektrale Effizienz mit Hilfe adaptiver Modulations- und Codierverfahren (ACM) auf optischen Satellitenstrecken zu erhöhen ist.

Ziel ist es, bei einer erfolgreichen Verifikation die Algorithmen und das Prinzip der bandbegrenzten optischen Übertragung mit einem Patent zu schützen und den Standardisierungsgremien von ESA (CCSDS) als auch der Industrie anzubieten.

Projektleitung

JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH

Projektpartner:innen

TU Graz

JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH
DI. Michael Schmidt
Steyrergasse 17
A-8010 Graz