2023-06-252023-06-25https://tore.tuhh.de/handle/11420/16795Die Satellitenkommunikation stößt aufgrund des massiv ansteigenden Bedarfs an hochratiger Datenübertragung zunehmend an Kapazitätsgrenzen. Die besonderen Randbedingungen hinsichtlich Signalverarbeitungsmöglichkeiten und Leistungsverbrauch im Satelliten erfordern dabei wesentlich andere Ansätze als terrestrische Systeme. Insbesondere sollen die Satelliten transparent und einfach bleiben, denn Satelliten müssen oft auf eine lange Lebensdauer von etwa 15 Jahren ohne einfache Reparatur- und Updatemöglichkeiten ausgelegt werden. Aus diesen Gründen ist die Satellitentechnik typischerweise sehr konservativ: Existierende Verfahren nutzen zur Steigerung der Bandbreiteneffizienz im Wesentlichen höherstufige Modulationsverfahren (APSK) und Pulsformung mit reduziertem Roll-off Faktor. Andererseits sind weniger konservative Ansätze vielversprechender, um unter den strengen Randbedingungen der Satellitenkommunikation wesentliche Steigerungen der Bandbreiteneffizienz zu erreichen. Im vorgeschlagenen Projekt beabsichtigen wir zwei im Satellitenumfeld unkonventionelle Ansätze zu untersuchen: Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Übertragung, die in terrestrischen Netzen Stand der Technik ist, aber in der Satellitenkommunikation aufgrund der dominierenden Sichtverbindung vielfach als nicht geeignet betrachtet wird. Der zweite Ansatz ist Faster-Than-Nyquist Signalisierung, wo die Bandbreiteneffizienz mit Modulationsverfahren niedriger Ordnung erhöht wird, indem die erste Nyquist-Bedingung durch dichteres Senden der Grundpulse verletzt wird. Die Kombination beider Ansätze ist wenig erforscht und in der Satellitenkommunikation neu. Das Ziel des Projekts ist es, einen Beitrag zur Beantwortung der fundamentalen Frage zu machen: Können MIMO und Faster-Than-Nyquist-Signalisierung als geeignete, innovative und überlegene Alternativen zur substantiellen Erhöhung der spektralen Effizienz von Satellitensystemen genutzt werden.Due to substantially increasing demand for data transmission, satellite communications systems are facing capacity limits. The approaches to satisfy the demands have to be substantially different from the approaches used in terrestrial systems due to severe limitations in terms of signal processing possibilities and power consumption at the satellites. Moreover, the operations at the satellite should be simple and transparent as a satellite is designed to stay in the orbit for about 15 years without easy update and repair possibilities. Therefore, the satellite community mainly adopts conventional approaches. Increase in terms of bandwidth efficiency is typically addressed by higher order modulation schemes (APSK) and pulse shaping with reduced excess bandwidth. Nevertheless, less conventional approaches seem to be more promising to achieve high bandwidth-efficiency under the strict restrictions of satellite systems. In the proposed project, we intend to adopt two unconventional approaches: Multiple-input multiple-output (MIMO) transmission, which is well established in terrestrial networks but unusual in satellite networks due to the common line-of-sight channel conditions. The second approach is Faster-Than-Nyquist signaling, where the bandwidth-efficiency is increased using low-order modulation by violating the first Nyquist condition. Combining both approaches, we will design and evaluate transmission strategies for the unconventional application in satellite scenarios. We intend to make a step forward in answering the fundamental question: Can MIMO and Faster-Than-Nyquist signaling be considered as suitable, innovative and superior alternatives to increase the spectral efficiency of satellite communications systems ?