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Satellitenkommunikation (SATKOM)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Satellite Communications)

Modulverantwortliche/r: Karlheinz Kirsch
Lehrende: Karlheinz Kirsch


Startsemester: SS 2015Dauer: 1 SemesterTurnus: jährlich (SS)
Präsenzzeit: 60 Std.Eigenstudium: 90 Std.Sprache: Deutsch

Lehrveranstaltungen:


Empfohlene Voraussetzungen:

Keine formalen Voraussetzungen

Inhalt:

Nach einem historischen Rückblick zur Entwicklung von Satellitenkommunikationssystemen werden die einzelnen Komponenten eines typischen Gesamtsystems (Boden- und Raumsegment) näher betrachtet. Hierzu zählt der prinzipielle Aufbau von Satellitenträgersystemen (Raketen), von Satelliten (Satellitenplattform und Nutzlast), deren spezifische Umlaufbahnen und die Kommunikation zwischen Bodenstation und Satellit (Uplink) und zwischen Satellit und Empfänger (Downlink) Die Besonderheiten der Signalausbreitung und -übertragung (Entfernung, typische Störeinflüsse der Weltraumumgebung, verwendete Frequenzen, geeignete Modulations- und Kanalzugriffsverfahren) werden herausgestellt. Die besondere Architektur transparenter und regenerativer Kommunikationseinheiten wird ausführlich an Beispielen kommerziell eingesetzter Transponder erklärt. Die modernen standardisierten Verfahren zur Signalaufbereitung und Übertragung von Video-/Bild und Audiosignalen über Satellit (Quellencodierung, Kanalcodierung und Modulation, Kanalzugriff) werden erläutert und diskutiert.
Ein Exkurs auf im Orbit und im kommerziellen Einsatz befindliche zellularen Satellitenmobilkommunikationssysteme und eine Vorstellung von Forschungsansätzen für zukünftige Satellitensysteme (alternative Antriebskonzepte, rekonfigurierbare Nutzlastarchitekturen, Next-generation High Throughput Satellites (HTS)) runden die Vorlesung ab. Ein weiterer Bestandteil der Vorlesung ist die Möglichkeit zur Teilnahme an einer ganztägigen Exkursion. Die in der Vorlesung behandelten physikalischen, elektro- und nachrichtentechnischen Zusammenhänge werden in ergänzenden Übungen mit Rechenübungen vertieft.

1. Einführung / Überblick

  • Hauptkomponenten eines Satellitenkommunikationssystems: (Raum (Space) Segment, Boden (Ground) Segment, Nutzersegment), Übersicht über die Vielzahl der aktiven Satelliten im Weltraum sowie über die Vielfalt der Broadcast-Dienste und Anwendungen

2. Historische Entwicklung

  • Entwicklung und Meilensteine der Satellitenkommunikation, Blick auf internationale und nationale Organisationen sowie die Satelliten und Dienste der größten Satellitenbetreiber

3. Satellitenumlaufbahnen (Orbits) und Konstellationen

  • Genutzte Orbits, notwendige Parameter zur Beschreibung von Umlaufbahnen und Konstellationen, Bestimmung der Satellitenabdeckung

4. Satellitenträgersysteme

  • Prinzipieller Aufbau von Raketen, Auswahl an Startplätzen, Start und Missionsphasen beim Transfer und Positionierung in ihre Umlaufbahn im Weltraum

5. Satellitenaufbau

  • Satellitenplattform und Komponenten (Antriebssystem, Lagekontrollsystem, Energieversorgung, Thermalkontrolle, Telemetrie, Tracking, Command & Monitoring zur Überwachung des Satelliten, Vorstellung verschiedener Satellitenplattformen

6. Satellitennutzlast (Payload)

  • Aufbau und Aufgaben der Payload, Vorstellung transparenter und regenerativer Transponderarchitekturen, Aufbau und Anwendung verschiedener Antennenbauformen

7. Besonderheiten bei der Signalausbreitung und Leistungsbilanz (Linkbudget) im Up- und Downlink
8. Darstellung der Einflüsse der Weltraumumgebung auf den Satelliten und die Kommunikationsnutzlast
9. Prinzipiell notwendige Schritte zur Übertragung von Video-/Bild und Audiosignalen über Satellit (Verfahren zur Quellencodierung von Bild-, Video- und Audiosignalen, Schritte zur Kanalcodierung und Modulationsverfahren, Kanalzugriffsverfahren
10. Aufbau moderner, zellularer Satellitenmobilkommunikationssysteme Satellitenkonstellation, Abdeckung, Verbindungsaufbau

Lernziele und Kompetenzen:

Nach der Teilnahme an der Vorlesung "Satellitenkommunikation" verstehen die Studierenden die Funktionsweise moderner satellitengestützter Kommunikationssysteme und wissen um deren Bedeutung für die großflächige und breitbandige Verbreitung von Bild-, Video- und Audiosignalen einschließlich einer Vielfalt an Datendiensten über Satellit. Die theoretischen Grundlagen und Rechenübungen anhand konkreter Beispiele erlauben die prinzipielle Berechnung und Überprüfung grundlegender Leistungsdaten und Systemkenngrößen.

Literatur:

Skriptum zur Lehrveranstaltung


Weitere Informationen:

Schlüsselwörter: Satellitenkommunikation, Kommunikation, Satellit, Bodenstation, Weltraumumgebung, Signalausbreitung, Frequenzen, Datenraten, Nachrichtenübertragung
www: http://www.like.eei.fau.de/lehre/

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

  1. 123#67#H
    (Po-Vers. 2008 | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Technisches Anwendungsfach | Satellitenkommunikation)
  2. Berufspädagogik Technik (Master of Education)
    (Po-Vers. 2010 | Studienrichtung Elektro- und Informationstechnik (Masterprüfungen) | Wahlpflichtmodule Fachwissenschaft | Satellitenkommunikation)
  3. Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
    (Po-Vers. 2008 | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Technisches Anwendungsfach | Satellitenkommunikation)
  4. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
    (Po-Vers. 2007 | Studienrichtungen (Wahlpflichtmodule) | Studienrichtung Mikroelektronik | Vertiefungsmodule Mikroelektronik | Satellitenkommunikation)
  5. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
    (Po-Vers. 2007 | Studienrichtungen (Wahlpflichtmodule) | Studienrichtung Informationstechnik | Vertiefungsmodule Informationstechnik | Satellitenkommunikation)
  6. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
    (Po-Vers. 2009 | Studienrichtungen | Studienrichtung Mikroelektronik | Vertiefungsmodule (Wahlpflichtmodule) Mikroelektronik | Satellitenkommunikation)
  7. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
    (Po-Vers. 2009 | Studienrichtungen | Studienrichtung Informationstechnik | Vertiefungsmodule (Wahlpflichtmodule) Informationstechnik | Satellitenkommunikation)
  8. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science): 1-4. Semester
    (Po-Vers. 2010 | Studienrichtung Mikroelektronik | Vertiefungsmodule Mikroelektronik | Satellitenkommunikation)
  9. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science): 1-4. Semester
    (Po-Vers. 2010 | Studienrichtung Informationstechnik | Vertiefungsmodule Informationstechnik | Satellitenkommunikation)
  10. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2015s | Masterprüfung | Studienrichtung Mikroelektronik | Vertiefungsmodule Mikroelektronik | Satellitenkommunikation)
  11. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2015s | Masterprüfung | Studienrichtung Informationstechnik | Vertiefungsmodule Informationstechnik | Satellitenkommunikation)
  12. Informatik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2009s | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsmodul Elektronik und Informationstechnik)
  13. Informatik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2009w | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsmodul Elektronik und Informationstechnik)
  14. Informatik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | Wahlpflichtbereich | Säule der anwendungsorientierten Vertiefungsrichtungen | Vertiefungsmodul Elektronik und Informationstechnik)
  15. Informations- und Kommunikationstechnik (Bachelor of Science): 5. Semester
    (Po-Vers. 2009 | Wahlpflichtmodule, Wahlmodule, Seminar, Praktika, Bachelorarbeit | Wahlpflichtmodule aus Katalog für IuK)
  16. Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Eingebettete Systeme | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Eingebettete Systeme)
  17. Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Kommunikationsnetze | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Kommunikationsnetze)
  18. Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Übertragung und Mobilkommunikation | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus EEI im Schwerpunkt Übertragung und Mobilkommunikation)
  19. Mathematik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2015w | Bachelorprüfung | Nebenfach Informatik | Vertiefungsmodule | Vertiefungsmodul Elektronik und Informationstechnik)
  20. Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science): 1-2. Semester
    (Po-Vers. 2009 | Ingenieurwissenschaftliche Studienrichtungen | Studienrichtung Informations- und Kommunikationssysteme | Wahlpflicht- und Vertiefungsmodul Modulgruppe 5 | Vertiefungsmodul Modulgruppe 5 | Satellitenkommunikation)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Satellitenkommunikation (Prüfungsnummer: 34601)
Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet
Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: SS 2015, 1. Wdh.: WS 2015/2016, 2. Wdh.: keine Wiederholung
1. Prüfer: Karlheinz Kirsch
Termin: 24.07.2015, 10:30 Uhr, Ort: H 11
Termin: 19.02.2016, 09:00 Uhr, Ort: LS
Termin: 22.07.2016, 15:30 Uhr, Ort: H 7 TechF
Termin: 17.02.2017, 08:00 Uhr, Ort: H 10 TechF

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