Was sind eigentlich...
...Uplink-Frequenzen ?

Organisation und Problematik der Aufwärts-Signalstrecke zu Satelliten

Jeder, der sich etwas intensiver mit Satelliten-Empfang und Satelliten-Technik beschäftigt, kennt die Empfangsträgerfrequenz von einzelnen Fernsehprogrammen und Rundfunksendern oder zumindest das Frequenzband in welchem ein bestimmter Satellit Nutzsignale zur Erde hin abstrahlt. Der Satellit selbst empfängt diese Signale von der Uplinkstation aber in einem anderen Frequenzbereich als der Endverbraucher auf der Erde, zusätzlich sind die Uplinkfrequenzen von der Anwendung des Satelliten im Orbit, z.B. durch Kopositionierung, abhängig.

Der unterschiedliche Frequenzbereich für die Sende- und Empfangseinheiten eines Satelliten ergeben sich aus der Gefahr der Rückkopplung. So könnten abgestrahlte Signale durch Nebenkeulen der Antenne gegebenenfalls vom Empfangsystem des Repeaters wieder aufgenommen werden. Interferenzmuster und oszillatorische Eigenschwingungen wären die Folge. Eine maßgebliche Trennung von Uplink- und Downlinkfrequenzband ist in der Satelliten-Kommunikation somit zwingend erforderlich.

Die WARC 1977 in Genf sah daher für den Uplink zunächst für Fernmeldesatelliten im Ku-Band ein Bereich von 14,0 GHz bis 14,5 GHz sowie für direktstrahlende Satelliten das Frequenzband zwischen 17,3 GHz und 18,1 GHz vor.

Direktstrahler (zum Beispiel TV-Sat 2, TDF, Thor, etc.) unterscheiden sich von den übrigen Satelliten in ihrer Sendefrequenz (Bereich 11,7 bis 12,5 GHz) und Leistung, die meist über 100 Watt pro Wandelfeldröhre liegt. Sie waren damals für den eigentlichen Direct-To-Home-Empfang gedacht, gelten aber jetzt als technisch überholt.

Fernmeldesatelliten senden in den Bereichen 10,7 GHz bis 11,7 GHz sowie teilweise auch 12,5 GHz bis 12,75 GHz. Bekannte Fernmeldesatelliten sind die EUTELSAT-Satellitenstaffel, das ASTRA-Satellitensystem, sowie die zwei verbleibenden DFS-Kopernikus-Satelliten und alle Intelsat-Modelle. Die vorgegebene Uplink-Bandbreite von 500 MHz zwischen 14,0 GHz und 14,5 GHz ist für die meisten Fernmelde-Satellitensysteme ausreichend, da die Repeater-Bandbreite dieser Satelliten zwischen 250 MHz und maximal 500 MHz liegt. Die meisten Fernmeldesatelliten nutzen diesen Uplink-Bereich.

Durch Kopositionierung von Satelliten ergab sich ein Problem, da nun mehrere Satelliten auf einer Orbitposition getrennt voneinander Signale erhalten sollen. Im Fall vom ASTRA war bei einer Repeaterbandbreite von jeweils 250 MHz nach ASTRA 1A (Uplink: 14,25 bis 14,5 GHz) und ASTRA 1B (Uplink: 14,0 bis 14,25 GHz) das vorgesehene Frequenzspektrum belegt. ASTRA 1C und ASTRA 1D mußten demnach andere Uplink-Frequenzbereiche erhalten, da die selben Frequenzen nicht doppelt verwendet werden können.

Das bedeutet auch gleichzeitig, daß eine Gerüchten zu Folge geplante Kopositionierung eines DFS Kopernikus-Satelliten (Uplink: 14,25 bis 14,5 GHz für den 12,5 GHz Bereich beim Downlink) mit den Astra-Satelliten auf 19,2° Ost technisch nur mit erheblichen Problemen durchführbar gewesen wäre. Die Kopositionierung hätte eine schnelle Erweiterung des Satellitensystems der SES im 12,5 GHz-Bereich bedeuten können, uplinktechnisch wäre diese Maßnahme ohne eine komplette Abschaltung von ASTRA 1A aber nicht möglich gewesen, da dieser Satellit das gleiche Uplink-Frequenzband benutzt.

Die WARC gab durch den erhöhten Frequenzbedarf den Bereich zwischen 12,75 GHz und 13,25 GHz, also weitere 500 MHz, für den Uplink zu Satelliten frei. ASTRA 1C empfängt so die Signale zwischen 13,0 GHz und 13,25 GHz, ASTRA 1D zwischen 12,75 GHz und 13,0 GHz. Daraus ergab sich eine weitere Schwierigkeit. Ausnahmslos alle Uplink-Stationen operierten vor der Freigabe des neuen Frequenzbandes im 14 GHz-Bereich, so daß die Aufwärtsstrecke zu den neuen Satelliten nur mit Schwierigkeiten und Umwegen bzw. neuen Uplink-Anlagen zu bewältigen ist.

Der Pay-TV-Sender Teleclub zum Beispiel mußte nach dem Wechsel von ASTRA 1A auf ASTRA 1D eine neue Uplinkeinheit in Zürich errichten lassen. Der neue Frequenzbereich machte den alten Uplink durch die Inkompatibilität der Aufwärts-Frequenzbänder der beiden ASTRA-Satelliten für den Sender wertlos.

Auch die vor einigen Monaten eingestellte analoge Abstrahlung von VH 1 Deutschland auf EUTELSAT Hot Bird 1 war nur über Umwege zu realisieren. Der neueste EUTELSAT-Satellit wurde auf 13° Ost mit EUTELSAT II-F1 kopositioniert und besitzt einen Uplink-Frequenzbereich von 12,89 GHz bis 13,25 GHz. Ein direkter Uplink von VH 1 auf diesen Satelliten war mit der eigenen Uplinkeinheit (14,0 GHz bis 14,5 GHz) in Hamburg nicht möglich. Es mußte für die Dauer der analogen Ausstrahlung ein Transponder auf einem anderen Satelliten, Orion F1, 37,5° West, angemietet werden. Das Signal wurde anschließend von der Pariser EUTELSAT-Station wieder empfangen, umgesetzt und von dort im neuen Uplink-Frequenzbereich wieder zu Hot Bird 1 aufgestrahlt.

Die digitalen Satelliten ASTRA 1E und ASTRA 1F sowie Hot Bird 2 und Hot Bird 3 von EUTELSAT werden die Uplink-Frequenzen für direktstrahlende Satelliten (17,3 bis 18,1 GHz) verwenden. Die Abstrahlung diese Satelliten können auf der Erde im Frequenzband zwischen 11,7 und 12,5 GHz empfangen werden. Ihre Sendeleistung wird mit 85 Watt (ASTRA 1E) und 110 Watt (Hot Bird 2) ebenfalls höher liegen. ASTRA 1G (Sendefrequenz 12,5 bis 12,75 GHz) verwendet hingegen einen erst vor wenigen Jahren zugelassenen Uplink-Frequenzbereich zwischen 13,75 GHz und 14,0 GHz.

Für die C-Band-Ausstrahlung über die französischen Télécom-Satelliten oder den Modellen der Intelsat-Flotte wird der Uplink im Bereich zwischen 5,9 GHz und 6,45 GHz durchgeführt. Intelsat-Satelliten haben auch noch eine weitere schaltungtechnische Raffinesse an Bord. Eine interne, durch die Telemetrie des Satelliten steuerbare Umschaltmöglichkeit („Cross-Link“) ermöglicht den Uplink im C-Band und Downlink im Ku-Band sowie umgekehrt. Eine besonders gute Marktanpassung an die jeweilige Lage und frequenztechnische Ausstattung von Sende- beziehungsweise Empfangsstationen in den Ländern innerhalb des Footprints wird dadurch möglich.

Zukünftig werden die Satelliten, wie zum Beispiel die Baureihe Hughes HS 702, eine noch größere Anzahl von Transpondern und Beam-Umschaltmöglichkeiten haben. Eine größere Bandbreite des Satelliten-Repeaters und damit ein größerer Bedarf an Uplinkfrequenzen pro Satellit wird es schon bald geben.

Die erforderlichen Frequenzbänder für alle im Ku-Band vorhandenen Empfangsfrequenzen wurden durch die WARC freigegeben, so daß für Ku-Band-Fernmeldesatelliten in der Zukunft ein Uplink-Frequenzbereich zwischen 12,5 und 13,25 GHz sowie zwischen 13,75 und 14,5 GHz gelten wird. Der Uplink-Bereich für Direktstrahler wird zwischen 17,3 und 18,1 GHz bleiben, da er das gesamte Band (800 MHz) bereits abdeckt.


Dieser Artikel wurde von SBC-Mitglied Andreas Voigt (eMail: Andreas.Voigt.gmd.de) geschrieben.

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