Satellitkommunikation. Øverst: En kommunikationssatellit fungerer som en relæstation, der modtager signalerne fra jordstation 1 og 2 (hhv. uplink 1 og 2) og videresender dem, normalt på en lidt lavere frekvens, til jordstation 2 og 1 (hhv. downlink 1 og 2). En geostationær satellit kan se ca. 13 af jordoverfladen. Tidsforsinkelsen mellem jordstationerne er ca. 260 millisekunder ved brug af en geostationær satellit. Nederst: De fleste kommunikationssatellitter har mange antenner, som kan have forskellige dækningsområder. En global beam dækker hele den synlige del af Jorden, men giver et lidt svagere signal end en mere koncentreret spot beam, som især er kendt fra satellit-tv. Spot beams er ofte styrbare, så dækningsområdet kan ændres, efter at satellitten er opsendt. Nogle satellitter har hundredvis af små spot beams; andre har uregelmæssigt formede dækningsområder, specielt tilpasset et regionalt område, fx Europa.

.

Satellitkommunikation er en- eller tovejs kommunikation mellem jordstationer (faste eller mobile) vha. kommunikationssatellitter i geostationære eller lavere baner om Jorden (se satellit). En kommunikationssatellit opfanger signalerne fra jordstationerne på modtageantenner, hvorefter de behandles i et antal transpondere. Transponderne omsætter frekvensen i de modtagne signaler (uplink-frekvens) til en sendefrekvens (downlink-frekvens) og forstærker signalerne, inden de afsendes gennem sendeantenner. Ved simpel frekvensomsætning taler man om en transparent transponder. Alternativt kan signalerne demoduleres (se modulation) i satellitten, hvorved den oprindelige, digitale bitstrøm genskabes, før den igen moduleres, forstærkes og genudsendes. De digitale signaler kan i dette tilfælde kobles i satellitten ligesom i en telefoncentral, og man taler da om "Switchboard in the Sky".

En satellits dækningsområde er bestemt af antennernes udstrålingsdiagrammer. De kan dække hele den del af Jorden, der kan ses fra satellitten (Global Beam), eller mindre, oftest tæt befolkede områder (Spot Beam). Et spotbeam kræver store antenner, der til gengæld giver kraftige satellitsignaler, som kan opfanges på små jordstationsantenner. En 2,5 m antenne på en geostationær satellit dækker et område på ca. 500 km i diameter ved en frekvens på 11 GHz. Nogle satellitter har mange spotbeams, som tilsammen dækker et stort område. I visse nyere systemer anvendes mikrobølger eller infrarødt lys til at sende signalerne fra satellit til satellit (intersatellite links). Herved kan der opnås global dækning med spotbeams.

En transponder har normalt en båndbredde på 36 MHz, hvorved der kan overføres ét analogt tv-signal eller ca. 40 Mbit/s, som fx kan anvendes til seks digitale tv-kanaler. Maksimalt kan der (1999) overføres 155 Mbit/s i ét satellitsignal. Antallet af transpondere varierer fra 10-20 i en lille satellit til 40-50 i en stor. Satellitter med op til 150 transpondere er under udvikling (1999).

Jordstationer

De første jordstationer benyttede meget store parabolantenner (32 m diameter eller større) og støjsvage forstærkere, der var kølet med flydende kvælstof. Udviklingen med højere satelliteffekt, spotbeam-antenner, støjsvag forstærkerteknik og digital signalbehandling har reduceret størrelsen af jordantenner. I det faste, globale telenet indgår standardiserede jordstationer med antenner fra 16 m ned til 0,6 m diameter. En lille jordstation benævnes VSAT (eng. Very Small Aperture Terminal). Den tekniske udvikling har endvidere gjort det muligt at anvende mobilt udstyr på størrelse med en mobiltelefon.

Tekniske forhold

Det er nødvendigt at tage højde for en række tekniske forhold, fx med hensyn til frekvenser, tidsforsinkelse og modulation.

Frekvenser

Til satellitkommunikation anvendes kun frekvenser over 30 MHz, idet lavere frekvenser reflekteres delvis af ionosfæren. Mobilkommunikation benytter frekvenser i området 1,5-2 GHz (L-bånd), mens global og regional telekommunikation og satellit-tv benytter følgende frekvensbånd: 4-6 GHz (C-bånd), 11-14 og 17-18 GHz (Ku-bånd) og 28-30 GHz (Ka-bånd).

Frekvenser kan genbruges både i den enkelte satellit og af forskellige satellitter. Det gøres dels ved rumlig separation (adskilte antennestråler), dels ved at benytte forskellig polarisation for signalerne.

Tidsforsinkelse og ekko

I geostationære systemer er afstanden mellem jordstation og satellit ca. 39.000 km. Det giver en forsinkelse af et radiosignal fra jordstation til jordstation på ca. 0,26 s. Også den digitale signalbehandling ved tale- og videokomprimering giver forsinkelse af signalet. I telefonsystemer vil forsinkelsen skabe et ekko (se gaffelkobling), der vil virke stærkt forstyrrende og derfor må fjernes. Det sker med digitale ekko-cancellers.

Modulation og kodning

Da en transponder er et ulineært element, er det nødvendigt at anvende frekvens- eller fasemodulation for at undgå generende forvrængning (intermodulation). Frekvensmodulation (FM) benyttes især til transmission af analog-tv (PAL, D-MAC), mens fasemodulation benyttes i alle andre tilfælde.

Ved digital kommunikation benyttes fejlkorrigerende kodning for at reducere antallet af bitfejl. Kodningen giver en forøget kvalitet på bekostning af ekstra båndbredde. Undertiden anvendes også Spredt Spektrum-modulation, hvor signalets spektrum spredes over et bredt frekvensområde med tilsvarende lav effekttæthed. Det bliver derved robust og immunt over for selv kraftige forstyrrelser, som har en smallere båndbredde.

Accessystemer

Den mest effektive udnyttelse af satellitkapaciteten i et netværk, hvor mange stationer skal have adgang (access) på samme tid, opnås med TDMA (eng. Time Division Multiple Access), hvor hver station sender og modtager sine bit i bestemte synkroniserede og ikke-overlappende tidsintervaller (timeslots). Et netværk kan også benytte CDMA (eng. Code Division Multiple Access), hvor hver station sender og modtager sine bit i bestemte ortogonale koder. Simplere systemer anvender FDMA (eng. Frequency Division Multiple Access), hvor hver station sender og modtager i bestemte ikke-overlappende frekvensbånd. Netværk, hvor en terminal får tildelt kapacitet efter behov, benytter DAMA (eng. Demand Assignment Multiple Access).

Læs mere i Den Store Danske

Kommentarer

Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig