Schnell-Navigation:

Hochschule Bremen - University of Applied Sciences

Hochschule Bremen
Top-Themen


Projekttitel

DATARAIN, Entwicklung von hochratigen Übertragungssystemen für die digitale Satellitenkommmunikation

Projektleitung
Peik, Sören, Prof. Dr. phil.

Projektbeteiligte
Niels Born Dipl.-Ing
Florian Langner Dipl.-Ing.
Harald Würfel Dipl.-Ing.

Projekttyp

Mittel- bzw. Auftragsgeber
Aif Förderung FH3 durch das BMBF Industrieförderung durch DSI GmbH

Laufzeit
03/2005 -  02/2008

Kooperationspartner
DSI GmbH Bremen
TU Braunschweig, Inst. für Datentechnik

Weitere Projektinformationen

DATARAIN -Logo
Englische Zusammenfassung
Emerging space borne earth observation missions will carry high
resolution instruments allowing for a very detailed observation
of our planet earth. As a consequence enormous amounts of
data must be transferred from the space craft to the ground.
This downlink is the bottle neck of existing systems as the link
is usually limited to 250 Mbit/s data rates. To open up this
limitation the Institute of Aerospace Technology is currently
developing a novel downlink system called DATARAIN with data
rates up to 1 Gbit/s.

Zusammenfassung
Zukünftige Erdbeobachtungssatelliten verfügen über hochauflösende
Instrumente, die eine noch nie erreichte detaillierte
Beobachtung unseres Planeten ermöglichen. Diese Ausstattung
hat zur Folge, dass enorme Datenmengen im Satelliten anfallen,
welche zu einer Erdfunkstelle gesendet werden müssen. Dieser Downlink ist zur Zeit der Flaschenhals des Systems, da nur
Geschwindigkeiten bis zu 250 MBit/s erreicht werden. Zur Öffnung
dieses Flaschenhalses wird am Institut für Aerospace
Technology der Hochschule Bremen im Projekt DATARAIN eine
Übertragungssysteme mit bis zu 1 Gbit/S Übertragungsgeschwindigkeit
entwickelt.
Zielsetzung des Verbundprojektes DATARAIN ist die
Konzeptionierung, die Entwicklung und der Aufbau eines neuartigen
ultraschnellen Übertragungssystems, das erstmals die
einkanalige Übertragung digitaler Signale von einem LEO
Satelliten zu einer Bodenstation in Geschwindigkeiten bis zu 1
GBit/s ermöglicht. Es ist angestrebt, dass das System den kompletten
Übertragungskanal zwischen der digitaler Datenquelle
im Satelliten und dem Massenspeicher in der Bodenstation
abdeckt. In dem System sollen digitale und analoge
Komponenten in einen monolithischen Sender und Empfänger
integriert werden. Das in diesem Projekt entwickelte Systeme
soll zudem allen Anforderungen der Regulierungsbehörden und
den einschlägigen Protokollen (e.g. CCSDS) genügen und raumfahrtqualifizierbar
sein.
Der übliche Flaschenhals für derartige Systeme ist die notwendige
hochratige Nutzdatenübertragung zu Bodenstationen. Die
dort implementierbare Übertragungsgeschwindigkeit bestimmt
direkt sowohl die tägliche Nutzungsdauer des Satelliten (ROI
wissenschaftlich oder kommerziell), ggf. die Größe des an Bord
notwendigen Speichers (Kosten) sowie eventuell notwendige
Vorprozessierung wie Datenkompression o.ä. (Qualitätseinbußen,
Kosten). Es ist zu erwarten, dass bei den in Europa
derzeit in Entwicklung befindlichen hochauflösenden Sensorsystemen
die Anforderungen an die Datenübertragungsstrecke
kontinuierlich steigen.
DATARAIN stellt so die Verbindung zwischen einem
Erdbeobachtungssatelliten im Low-Earth-Orbit (EO) in 200-600
km Höhe und einer Bodenstationen her. Die Übertragung
erfolgt nur während des Überfluges. Folgende Spezifikationen
sollen erreicht werden:
- Modulationsart QPSK, DQPSK, 8PSK, oder 16 QAM
- Sendefrequenz im X-Band oder Ku/Ka-Band
- Bandbreitenbedarf <800 MHz
- Biterrorrate BER<10?6
- Sendeleistung <10W
Das zu entwickelnde Produkt stellt eine End-to-End Lösung dar,
welche als Komplettsystem potentiellen Kunden aus dem
Bereichen Raumfahrt und Kommunikationstechnik zur
Verfügung stehen wird.

Systemübersicht
Das System besteht im Wesentlichen aus einem Sender im
Satelliten und einem Empfänger in der Bodenstation. Die
Blockschaltbilder des Senders und Empfängers sind in
Abbildung 1 und 2 dargestellt.
Die Nutzdaten des Satelliten werden in einem programmierbaren
Gatearray im Sender kodiert und moduliert. Über einen
Analog-Digital Umsetzer (Abbildung 4) wird das Signal schließlich
zur Mikrowellenübertragung vorbereitet. Abbildung 3 zeigt
eine Simulation und Messung des Augendiagramms dieses
Analogsignals. Ein Frequenzumsetzer und ein hochpräzisen
Oszillator (Abbildung 5) verschieben das Basisbandsignal in das
X-Band (8 Ghz). Nach einer Leistungsverstärkung wird das
Signal über eine Antenne abgestrahlt.
Im Empfänger wird das Signal empfangen und zurück in das
Basisfrequenzband umgesetzt. Nach Analog-zu-Digital
Umsetzung wird das Signal in einem weiteren programmierbaren
Gatearray demoduliert, dekodiert und fehlerkorrigiert.



 

 

Access Keys: