Technische Vorgaben und theoretische Grenzen

* Not stronger than the Beacon
* No FM mode
* Nomodulation exceeding max. 2700 Hz BW
* No digital FM modes like C4FM, DSTAR...
* No transmission below the Lower Beacon
* No transmission above the Upper Beacon
* Excessive signals might trigger LEILA warnings
* Full-Duplex operation is mandatory
* Remote operation over Internet is undesirable

Es gilt es zwei Grenzwerte einzuhalten, welche beim Betrieb über auf QO-100 vorgeschrieben sind: die maximale Bandbreite ist 2,7kHz und das maximale Signal darf den Bakenpegel nicht übersteigen. Aus diesen zwei Werten ergibt sich ein Fenster für die maximal erreichbare Übertragungsgeschwindigkeit digitaler Daten.

Laut Shannon-Hartley-Gesetz bestimmt die Bandbreite die maximale Zahl an Symbolen pro Zeiteinheit. Shannon definiert zunächst nicht, wie viele Bit in einem Symbol verpackt sind. Da die Symbolrate diese physikalische Grenze hat, muss man, um die Übertragungsgeschwindigkeit zu erhöhen, die Anzahl der Bits/Symbol erhöhen. Dazu gibt es viele Möglichkeiten. Bei einer Phasenmodulation kann man z.B. die Phase mehr oder weniger stark verändern. Jeder Phasenlage entspricht dann ein Bit. An dieser Stelle greift die zweite QO-100-Regel „kein Signal stärker als die Bake“. Diese Regel gibt ein maximales Signal-Rauschverhältnis vor. Rauschen führt dazu, dass die Punkte im Konstellationsdiagramm zu „Wolken“ aufgebläht werden.

Wenn man zu viele Phasenzustände nutzt, wird es dem Empfänger bei zunehmendem Rauschen schließlich unmöglich, einzelne Symbole zuverlässig zu unterscheiden (Bilder 2a–2c). Da bei der Übertragung über QO-100 praktisch keine Störungen, sondern nur weißes Rauschen (AWGN) das Signal beeinflusst, gilt für die maximal übertragbare Bitrate die folgende Formel:

max. Bitrate [bit/s] = B * log(1+S/N) / log(2),

mit B=Bandbreite und S/N=Signal-Rausch-Verhältnis.

Wir setzen eine maximal zulässige Bandbreite von 2700 Hz und ein S/N von 10, was einem Signal mit +10 dB über dem Rauschen entspricht, ein. Daraus ergibt sich eine theoretisch maximal erreichbare Bitrate von 9340 Bit/Sekunde. Natürlich könnte man auch mit einem höheren SNR rechnen, aber wir wollen im Satellitenbetrieb mit geringen Leistungen arbeiten und müssen auch Stationen mit kleinen Parabolspiegeln berücksichtigen.

Eine detaillierte Erklärung dieser Zusammenhänge findet man hier.