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Informa­tions­­­sicher­heit

Während Kommunikationssatelliten bis vor kurzem eine äußerst begrenzte Flexibilität bei der Ressourcenallokation bereitstellen konnten, müssen künftige Systeme in Echtzeit räumlich-zeitlichen Schwankungen der Verkehrsnachfrage und strengeren Sicherheitsanforderungen gerecht werden. In diesem Zusammenhang werden aktive Antennen, so genannte „Phased Array Antennas“, eine wichtige Rolle spielen, indem sie durch „Beamforming“ (= Strahlformung) die Reallokation von Energie- und Frequenzressourcen in gewünschten Regionen der Erde erleichtern. Aktives Beamforming ist auch eine zentrale Funktionalität für informationssichere Satellitensysteme, damit Interferenz und Abhörschwächen vermieden werden können. Dieser Paradigmenwechsel bringt erhebliche Herausforderungen für das Design mit sich, was die Komplexität der Hardware und das Energiemanagement an Bord der Satellitennutzlasten betrifft.

Obwohl in jüngster Zeit Fortschritte im Bereich der digitalen On-Board-Prozessoren erzielt wurden, ist es aufgrund des Stromverbrauchs nicht möglich, ein vollständig digitales Beamforming für aktive Satellitenantennen einzusetzen. Daher hat sich die Forschung in letzter Zeit intensiv mit dem Bereich des hybriden (analogen / digitalen) Beamforming beschäftigt, das es ermöglicht, einen Kompromiss zwischen dem Stromverbrauch des On-Board-Prozessors und der Komplexität der analogen Hardware zu finden. Das Hybrid-Beamforming-Experiment im Rahmen des SeRANIS-Projektes wird den Weg für die weitere Reifung dieser Schlüsseltechnologie ebnen.

Kernziele und Allein­stellungs­merkmal

Das Experiment zum hybriden Beamforming zielt darauf ab, einen optimalen Kompromiss zwischen der Strahlformungsleistung und dem Stromverbrauch an Bord zu finden. Die Durchführbarkeit der hybriden Beamformingstechnologie für hochflexible Satellitensysteme mit begrenzten Leistungs- und Verarbeitungsressourcen wird auf diese Weise gründlich untersucht.

Unser Ziel ist es, eine hybride Ka-Band-Phased-Array-Antenna zu entwickeln, die in der Lage ist, zwei räumlich voneinander getrennte Strahlen sowohl in der Sende- als auch in der Empfangsrichtung zu erzeugen. SeRANIS bietet hierbei eine einzigartige Möglichkeit, die hybride Beamforming-Technologie zum ersten Mal in der rauen Weltraumumgebung zu testen. Am Ende des Projektes wird unser Forschungsteam in der Lage sein, Empfehlungen für die vielversprechendsten hybriden Beamforming-Lösungen auszusprechen. Diese Empfehlungen werden sich auf die Ergebnisse von durchgeführten Messungen während der Lebensdauer des Satelliten stützen.

Was wollen wir erreichen?

Das erworbene Fachwissen des SeRANIS-Projektes wird ein wichtiger Faktor für die Entwicklung künftiger ziviler und militärischer Satellitensysteme sein. Die Zusammenarbeit mit Industriepartnern im Rahmen der Nutzlastentwicklung wird den Weg für den Technologietransfer ebnen und die Markteinführung neuer Produkte für fortschrittliche digitale Satellitensysteme begünstigen. Darüber hinaus wird die Ausbildung junger Forschenden gefördert, die für die Aufrechterhaltung eines wettbewerbsfähigen europäischen Forschungsumfelds von entscheidender Bedeutung ist.

Beteiligte Institute

Institut für Informationstechnik
Institut für Mikroelektronik und Schaltungstechnik
Institut für Hoch- und Höchstfrequenztechnik

Ansprech­partner

Prof. Dr.-Ing. Matthias Korb
Prof. Dr.-Ing. (habil.) Stefan Lindenmeier
Dr.-Ing. Thomas Delamotte