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6 SatellitenfernsehenSowohl beim analogen als auch beim digitalen Satellitenfernsehen werden die Fernsehsignale vom Fernsehstudio per Kabel- oder Richtfunkstrecke zu einer zentralen Satellitensendestation, der Uplinkstation, gesendet. Von dort werden sie zusammen mit weiteren Fernseh- und Hörfunksignalen zum Satellit geschickt (Uplink), der sie in ein anderes Frequenzband umsetzt und auf ein definiertes Gebiet auf der Erde abstrahlt (Downlink). In der Ausleuchtzone können diese Signale mit einer Satellitenantenne und einem Satellitenreceiver empfangen werden.
6.1 Grundlagen der SatellitenübertragungstechnikFür die Ausstrahlung von DTVB-Signalen müssen sich die Satelliten in der geostationären Umlaufbahn um die Erde befinden, so dass der Satellit von der Erde aus gesehen immer am selben Ort steht. Diese Umlaufbahn befindet sich ca. 36¹000 km über dem Äquator. Von der Bodenkontrollstation aus wird die Funktion des Satelliten ständig überwacht. Der Satellit wird durch zwei Energiequellen gespiesen: Sein Treibstoffvorrat wird dazu benutzt, um ihn in auf seiner definierten Orbitposition zu halten. Sollte er abdriften, kann seine Position durch Steuerdüsen wieder korrigiert werden. Die elektrische Energie für Empfänger, Mischer und Sender liefern zwei Solarpanels mit Akkus als Puffer. 6.1.1 SendertechnikDer Uplink von der Bodenstation zum Rundfunksatelliten (DBS - Satellit) erfolgt im Frequenzbereich von 13 bis 16 GHz. Die Rundfunksignale werden im Satelliten in Transponder aufgeteilt. Dies ist ein Übertragungskanal zwischen Empfangs- und Sendeantenne bestehend aus verschiedenen Funktionseinheiten (siehe Bild 6.2). In der Regel beträgt die Transponderbandbreite 26 bis 72 MHz.
Die Uplink-Signale werden zuerst satellitenspezifisch bandbegrenzt und vorverstärkt. Es folgt die Herabmischung auf die Downlink-Frequenz mit nachfolgender Verstärkung. Da die beiden Verstärker bei verschiedenen Frequenzen arbeiten, ist Mitkopplung nicht möglich.
6.1.2 PolarisationsentkopplungUm die Bandbreite bei der Satellitenabstrahlung besser auszunutzen, bietet sich eine Modulation der Signale auf orthogonale Träger an. Dabei werden entweder horizontal und vertikal polarisierte oder linkszirkular und rechtszirkular polarisierte Träger verwendet. Trotz Verwendung desselben Frequenzbereichs lassen sich beim Empfänger beide Ebenen wieder voneinander entkoppeln, wobei das Übersprechen in der Regel kleiner als -18 dB ist. Da sich bei analoger Übertragung in der Transpondermitte ein Leistungsdichtemaxima befindet, ordnet man die Frequenzen beider Polarisationsebenen in der Praxis versetzt an, was das Risiko des Übersprechens weiter minimiert (siehe Bild 6.4).
6.1.3 EnergieverwischungUm die Leistungsdichte sowohl bei analogen als auch digitalen Signalen gleichmässig über den Transponder zu verteilen, werden Energieverwischungsverfahren angewandt, die Leistungsspitzen und damit verbundene Störungen beim Empfang verhindern. Beim analogen Fernsehen wird der Träger zusätzlich mit einem Dreiecksignal frequenzmoduliert, bei digitalem Fernsehen geschieht die Energieverwischung auf Codeebene. 6.1.4 EmpfängertechnikDie Satellitensignale werden von einer Antenne empfangen, die aus Reflektor und dem eigentlichen kombinierten Empfänger-Konverter (Low Noise Block [LNB] oder Low Noise Converter [LNC]) besteht. Dabei werden folgende Reflektor-LNB-Anordnungen unterschieden (siehe Bild 6.5): Zentralerregte Antennen entstehen bei einem Schnitt senkrecht zur Rotationsachse eines Paraboloiden:
Im LNB werden die Signale im Bereich von 10.7 bis 12.75 GHz vorverstärkt und auf die erste Zwischenfrequenz (1. ZF) von 950 bis 2150 MHz heruntergemischt. Die Umschaltung zwischen den beiden Polarisationseben erfolgt über die Versorgungsspannung von 13 bzw. 18 Volt. Um den ganzen HF-Bereich auf die 1. ZF umzusetzen, benötigt der LNB zwei Lokaloszillatoren. Bei älteren Universal-LNBs sind dies Oszillatoren bei 9.75 und 10.75 GHz. Da bei LNBs mit mehr als einem Ausgang aber störende Interferenzsignale ebenfalls in der 1. ZF liegen, wählt man heute 9.75 und 10.6 GHz. Die Umschaltung der Oszillatoren erfolgt mittels eines 22-kHz-Steuersignals. Somit benötigt man für die Weiterleitung der Empfangssignale zum Empfänger (Receiver) und die Steuerung des LNBs nur ein Koaxialkabel. Die Signaldämpfung im Kabel beträgt je nach Frequenz und Kabelqualität 1.5 bis 4 dB für 10m. Im Receiver wird das Signal (ähnlich wie im Satelliten) vorverstärkt, auf die 2. ZF herabgesetzt und noch einmal verstärkt, bevor die Demodulation erfolgt (Bild 6.6).
6.1.5 Die Sendebänder für die SatellitenübertragungDie Signale von der Uplinkstation zum Satelliten und von dort zum Empfänger auf der Erde werden in verschiedenen Frequenzbereichen (Bändern) gesendet. Für das Satellitenfernsehen in Europa wird beispielsweise der Uplink im Bereich von 13 bis 16 GHz und der Downlink zwischen 10.7 und 12.8 GHz durchgeführt. In Tabelle 6 sind wichtige Frequenzbereiche und die dazugehörigen Bänder angegeben.
Tabelle 6 Satellitenbänder 6.2 Satellitensysteme für digitales Fernsehen
Für den deutschsprachigen Raum gibt es momentan zwei Satellitensysteme, die für den Zuschauer interessant sind. Zum einen sind dies die kopositionierten Satelliten Astra 1A bis 1F (es folgen noch 1G und 1H auf 19,2 Grad Ost), zum anderen sind es die ebenfalls kopositionierten Satelliten Eutelsat II-F1, Hot Bird 1 und Hot Bird 2 (es folgen Hot Bird 3, 4 und 5 auf 13 Grad Ost). Von beiden Positionen werden seit Mitte des Jahres auch digitale Pakete abgestrahlt. Beide Systeme nutzen die ganze vorgesehene Bandbreite für den Downlink von 10.7 GHz bis 12.75 GHz. Um den gesamten Bereich zu empfangen, muss eine Satellitenantenne mit einem Universal-LNB eingesetzt werden, der die HF-Signale derart umsetzt, dass die Zwischenfrequenzen im Bereich der Eingangsfrequenzen der Receiver liegen (typischerweise 950 MHz bis 2150 MHz).
Der Satellit Astra 1F verfügt (wie alle anderen Astra Satelliten) über vier verschieden Ausleuchtzonen. Von den insgesamt 22 Kanälen werden je fünf im positiven Abstrahlmodus auf je einen Footprint mit horizontaler und einen mit vertikaler Polarisation geschaltet sowie je sechs Kanäle im negativen Abstrahlmodus auf je eine horizontale und eine vertikale Ausleuchtzone. Astra 1F hat eine voraussichtliche Lebensdauer von 15 Jahren und strahlt die Kanäle 83 (12.070,50 GHz) bis 104 (12.480,00 GHz) mit einer Leistung von je 82 Watt ab. Diese liefern in der Kernzone eine EIRP von 52 dBW. Die Bandbreite der Transponder beträgt 26 MHz im FSS-Band und 33 MHz im BSS-Band.
6.3 Zukünftige Satellitenübertragungstechnik
Bisher ist die Satellitenübertragungsstrecke unidirektional, das heisst, es werden nur Daten vom Programmanbieter zum Endbenutzer gesendet. In Zukunft soll sie jedoch bidirektional werden und somit auch die Datenübertragung vom Benutzer zurück zum Programmanbieter ermöglichen. Damit wären interaktive Dienste ohne die Telefonleitung (Zukunftstechnik ADSL) oder das Breitbandkabel (Zukunftstechnik HFC) als Rückkanal möglich, da dieser ebenfalls per Satellit realisierbar wäre.
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