A műholdas telekommunikáció jövőjét segítik a BME VIK tanszékének mérései

Az Európai Űrügynökség hullámterjedési és kommunikációs kísérletében több ország egyetemei és ipari partnereik is részt vesznek.

„Mindannyian tapasztalhatjuk, hogy az időjárás időnként befolyásolja a televízió vagy a mobiltelefon használatát. A szél, az eső vagy a hó miatt nem mindig jók a jel vételi körülményei” – ecsetelte Csurgai-Horváth László, a Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék docense, az Alphasat projekt vezetője. „Ezen a területen a közelmúltban zárult le egy kutatássorozatunk, egy másik pedig most kezdődött, mindkettő az Európai Űrügynökség (ESA) finanszírozásával.”

E mérések a műholdas adatátvitel gyorsításának lehetőségeit célozzák meg. A hagyományos műholdas televíziózás vevőkészülékei 10 gigahertz körüli frekvencián működnek és az új generációs kommunikációs műholdak sem használják még a Ka-sáv (a 26-40 GHz közötti tartomány) feletti csatornákat. Mivel a jelenlegi (földi) frekvenciatartományok jószerével elfogytak és a műholdasok is telítődnek, az adatátvitel gyorsaságát a sávszélesség növelésével, azaz magasabb, az ún. Q-sávú, 40 gigahertz körüli frekvenciatartományok használatával lehet javítani. „Ezt a frekvenciasávot még nem alkalmazzák a kereskedelmi hírközlésben, de az ESA tervei szerint 2020 körül már az átlagemberek által használt rendszerekben is bevezethetik ezt a technológiát” – hangsúlyozta a kutató.

„Van azonban egy technikai probléma: minél nagyobb a frekvencia, az időjárás annál jobban befolyásolja a vételi körülményeket. Előfordulhat például, hogy egy heves zápor miatt romlik vagy megszakad az összeköttetés. Meddig fog tartani a kiesés, mit lehet tenni ilyenkor? Az általunk végzett mérésekkel megérthetjük ezt a folyamatot, és segíthetjük jövőbeli eszközök tervezését is.”

Az Olympus-kísérlet keretében már évtizedekkel ezelőtt végeztek hullámterjedési méréseket hasonló frekvenciatartományokban, de ezekben a kutatásokban viszonylag kevesen vettek részt. Ezúttal az ESA széleskörű összefogást szorgalmazott: egész Európában keresett olyan partnereket, akik venni és rögzíteni tudják az Alphasat műhold által küldött Ka és Q sávú mérőjeleket, hogy pontosítani tudják a jelenlegi terjedési modelleket és előkészítsék a magasabb frekvenciasávok használatát. A kísérlet fő közreműködője az ESA és Olaszország, e mellett Ausztria, Belgium, Csehország, Franciaország, Görögország, Magyarország, Nagy-Britannia, Norvégia, Portugália, Spanyolország és Szlovénia készített vevőállomást, és a NASA-nak is van vevőállomása a milánói egyetemen.

A Műegyetem is a földi vevőállomás kialakítását pályázta meg az ESA-nál. Ez antennákból, beltéri vezérlőközpontból és ennek számítógépes hátteréből áll. A kutatók a méréseikhez folyamatosan rögzítik a Földre 20 és 40 GHz körüli frekvencián jutó rádióhullámok jellemző adatait. A hullámterjedési kísérletben az időjárási adatokkal szinkronban rögzülnek a műholdról sugárzott, állandó teljesítményű jel vételi paraméterei, hogy például az eső, a hó és a szél hatása megfigyelhetővé váljon. „Minél több a mérési adat, annál megbízhatóbb a statisztika” – emelte ki Csurgai-Horváth László.

A 2016. március 1-i jelek és az eső "kapcsolata"

A közeljövőben induló kommunikációs kísérletben ún. V-sávú DVB-S2 jelet sugároznak – 48 GHz körüli frekvencián – a műholdra (a rövidítés a Digital Video Broadcasting - Satellite- SecondGeneration kifejezésre utal, ami a műholdas televíziózás egyik adatátviteli szabványa.) Ebben a projektben a tanszék közösen pályázott egy osztrák kutatóintézettel. A jelet utóbbi munkatársai küldik fel a műholdra. „A műhold által azonnal visszasugárzott jelet vizsgáljuk. Ez az ún. diversity-kísérlet, ahol nem egy mérőjel, hanem valódi, a tényleges műsorszóráshoz hasonló adatok jönnek át” – hangsúlyozta a kutató. „A DVB-S2 szabvány előnye, hogy általa lehetőség nyílik a moduláció sugárzás közben történő változtatására, ami segíthet az esetlegesen romló vételi viszonyok kompenzálására. Ez az ún. adaptív modulációs mód: az osztrák partner sugározza majd a jelet a műholdra, a visszatérő jelet feldolgozzuk, és ha észleljük a jelszint romlását, az interneten keresztül küldünk értesítést, hogy változtassanak a moduláción. Ez egy különleges kísérlet, a hozzá szükséges antenna és vevőrendszer nemsokára készen is lesz.”

A pályázatot még Magyarország teljes jogú ESA tagsága előtt, a PECS (Plan for European Cooperating States) keretében nyújtották be a BME kutatói. „Különféle területeken lehetett pályázni – amelyek közül egyesekben természetesen az űrkutatás rendkívül szerteágazó volta miatt nem indulhattunk –, de a szóban forgó két kísérlet kifejezetten a Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék kompetenciája volt” – hangsúlyozta Csurgai-Horváth László, aki Kertész József mérnökkel, a tanszék munkatársával, valamint Rieger István tudományos munkatárssal koordinálja a kísérletet. „Ráadásul építhetünk űrkutatási tapasztalatainkra is, hiszen a tanszék Űrkutató Csoportjának egyes tagjai is részt vesznek a munkában.”

A pályázat elsősorban műszerek, berendezések vásárlásának költségeit finanszírozza, hiszen mindkét kísérlet jelentős anyagi ráfordítást igényel. A kutatók jó kapcsolatban állnak egyes hazai ipari partnerekkel is: az antennákat szállító Grante cég munkatársai között tanszékük több egykori hallgatója is megtalálható. A mikrohullámú berendezések specialistájához, a Totaltel Távközléstechnikai Kft.-hez szintén régi kapcsolat fűzi a kutatókat.

„Az ESA tagság eredményeként napi rendszerességgel értesülünk a pályázati felhívásokról. Arra törekedünk, hogy ha az egyiket befejeztük, máris legyen egy újabb, amelyben tovább dolgozhatunk” – összegezte Csurgai-Horváth László.

HA - TJ

Fotó: Takács Ildikó