Informationen zur Technik

Satellitenempfang

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Knapp die Hälfte der Haushalte in Deutschland nutzt das ASTRA-Satellitensystem für den TV-Empfang. Die ASTRA-Satelliten sind auf der Orbitalposition 19,2° Ost auf einer geostationären Umlaufbahn positioniert. Satelliten auf der Äquator-Umlaufbahn wirken, von der der Erde aus betrachtet, wie ein fixer Punkt am Himmel, da die Umlaufzeit gleich der Erdrotation ist. Der Abstand der Satelliten von der Erdoberfläche beträgt ca. 36.000 km bei einer Umlaufgeschwindigkeit von ca. 11.000 km/h.

Auf der Position 19,2° Ost befinden mehrere ASTRA-Satelliten in einer sogenannten Ko-Positionierung. Dies hat den Vorteil der direkt verfügbaren Backup-Kapazitäten. Allerdings verursacht die genauere Positionierung der Satelliten für den Betreiber Mehrkosten.

Das von den Satelliten bestrahlte Gebiet auf der Erdoberfläche wird Footprint (Satellitenausleuchtzonen) genannt. Die Abstrahlcharakteristik und die Empfangsstärke des Signals sind abhängig von dem Design der Satellitenantennen und werden bei der Fertigung des Satelliten festgelegt. Der Satellitenbetreiber veröffentlicht in Footprint-Karten, wo auf der Erde mit welcher Empfangsfeldstärke zu rechnen ist. Einige Betreiber geben in den Karten auch an, mit welchem Satellitenschlüssel-Durchmesser ein sicherer Empfang gewährleistet ist.

Für die Übertragung der Broadcast-Signale via Satellit wird in Europa das sogenannte Ku-Frequenzband genutzt. Für den Uplink, die Verbindung von der Rundfunkanstalt zum Satelliten, werden die Frequenzen von 14 bis 17,5 GHz verwendet. Die Verbindung vom Satelliten zum Zuschauer erfolgt über den Frequenzbereich von 10,7 bis 12,75 GHz.

Insgesamt stehen dem Satellitenbetreiber für die Broadcast-Anwendungen 120 Frequenzkanäle sogenannter Satelliten-Transponder zur Verfügung. Die Transponder haben eine Bandbreite von 33 MHz oder 28 MHz.

Der WDR nutzt für die Satellitenübertragung seiner Programme aus Havariegründen mehrere Uplink-Stationen an unterschiedlichen Orten.

Die Verfahren zur digitalen Satellitenübertragung, DVB-S und DVB-S2, wurden von der DVB-Organisation entwickelt und sind beim europäischen Normungsinstitut ETSI als Standard verabschiedet worden.

Zur effizienteren Ausnutzung der Satelliten-Transponder werden die übertragenen Daten mit verschiedenen Verfahren moduliert. Als gängiges Verfahren bei DVB-S wird Quadrature-Phase-Shift-Keying (QPSK) verwendet.

Weitere Parameter bei der Satellitenübertragung sind die Polarisation, Symbolrate und der Fehlerschutz, die im Folgenden erläutert werden. Die Polarisation gibt die Schwingungsrichtung der elektromagnetischen Welle an. Übliche Polarisationsrichtungen bei DVB-S/S2 sind vertikal und horizontal. Ein horizontal polarisiertes Satellitensignal liegt vor, wenn die elektrische Feldstärke waagerecht zur Ausbreitungsrichtung liegt. Die Symbolrate gibt die übertragene Datenmenge pro Sekunde an. Der Fehlerschutz FEC ermöglicht durch redundant übertragene Daten eine Fehlerkorrektur von fehlerhaften Daten. Es gilt: je größer das Fehlerschutzverhältnis ist, desto weniger ist das Signal geschützt. Ein typischer FEC-Wert ist ¾. Dies bedeutet: ¾ Information und ¼ Redundanz.

Typische, und vom WDR verwendete, DVB-S Parameter sind:

  • Transponder-Bandbreite: 33 MHz
  • Datenrate: 38 Mbit/s
  • Modulation : QPSK
  • FEC: ¾
  • Polarisation: horizontal
  • Symbolrate: 27,5 MSymbols/s

Bei dem Nachfolgeverfahren DVB-S2 kommen weitere Modulationsverfahren zum Einsatz wie 8 PSK (Phase-Shift-Keying), 16 APSK (Amplitude and Phase-Shift-Keying), 32 APSK. Um die zur Verfügung stehende Frequenzbandbreite besser auszunutzen, verwendet DVB-S2 auch verbesserte Fehlerschutzverfahren und erlaubt eine größere Anzahl von Fehlerschutz-Koeffizenten.