Trägerrückgewinnung in der hochbitratigen optischen Inter-Satellitenkommunikation

Die steigende Nachfrage nach Erdbeobachtungssystemen mit Echtzeit-Datenübertragung, z. B. für Tsunami-Frühwarnsysteme, erfordert eine schnelle und robuste Nachrichtenübertragung zwischen Satellit und Erde oder zwischen zwei oder mehreren Satelliten in unterschiedlichen Orbits. Die relativ geringe Datenrate, das kurze Übertragungszeitfenster sowie das begrenzte und lizenzierte Spektrum der bisherigen RF-Satellitenkommunikation können die steigenden Anforderungen nur begrenzt erfüllen. Eine attraktive Alternative ist die optische Satellitenkommunikation. Übertragungsdistanzen von über 40.000 km ermöglichen dabei einerseits zielgerichtete Kommunikation über lange Strecken, erfordern andererseits aber auch hochempfindliche Empfängerstrukturen. Zum Einsatz kommen daher aktuell überwiegend kohärente Empfänger. Eine wesentliche Herausforderung beim Entwurf solcher Empfänger ist die Trägerrückgewinnung. Diese kann z. B. per optischer Phasenregelung im Rahmen eines homodynen Empfängers erfolgen, oder auch per digitaler Signalverarbeitung im intradynem Empfänger. Inhalt dieser Arbeit ist die Untersuchung beider Empfangsarten im Rahmen der hochbitratigen optischen Inter-Satellitenkommunikation. Neben systemtheoretischen Betrachtungen kommen sowohl Simulationen als auch Experimente zum Einsatz. Untersucht werden dabei vor allem diverse Rauschquellen sowie der Einfluss der Doppler-Frequenzverschiebung. Die vorliegende Arbeit verknüpft und analysiert damit erstmals umfangreich bewährte alte und neue Techniken aus der terrestrischen Nachrichtenübertragung im Umfeld der noch relativ neuen optischen Satellitenkommunikation mit den dabei vorherrschenden spezifischen Kanaleinflüssen.