Satelliten-Fernsehen

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Satellitenfernsehen ist die Übertragung von Fernsehprogrammen via Fernsehsatelliten direkt an den Zuschauer, ohne Umwege über terrestrisch übertragene bzw. durch Kabelnetze übertragene Fernsehsignale.

Fernsehsatelliten im geostationären Orbit. Die Solarpaddel zeigen immer in Nord-Südrichtung.

In Mitteleuropa empfangbare und per Satellit übertragene Fernsehprogramme werden beispielsweise von den Astra- oder Eutelsat-Satelliten ausgestrahlt.

Zum Empfang von Satellitenfernsehen wird eine Parabolantenne mit LNB sowie ein Satellitenreceiver benötigt.

Von den 34,83 Millionen deutschen Haushalten haben 13,58 Millionen (ca. 39 Prozent) Satellitendirektempfang über Individualantenne oder eine Gemeinschaftsanlage mit eigenem Satellitenreceiver. Dabei empfingen 2005 4,28 Mio. (31 Prozent) ihr Programm digital über eine Set-top-Box.

Modulation und Fehlerkorrektur

Da der Träger-Rauschabstand (CNR) bei Satellitenübertragungen sehr niedrig ist – typisch sind 10 bis 18 dB – (das zu übertragende Nutzsignal liegt nur wenig über dem Grundrauschen zwischen Sender und Empfänger), wird in der Regel bei analoger Übertragung das Signal mittels Frequenzmodulation störresistenter gemacht; bei digitaler Übertragung kommen nur Modulationsverfahren wie 2-PSK, 4-PSK und 8-PSK in Frage. Derzeitige Satelliten benutzen 4-PSK und können damit 2 bits pro Symbol übertragen (sogenannte Symbol-Rate).

Ein TV-SAT Satellit auf einer 80-Pfennig-Briefmarke mit Ausleuchtzone.

Die spektrale Verteilung eines FM-modulierten FBAS-Signales ist allerdings etwas ungünstig, so dass bei schwachen Empfangsbedingungen zwar Bilder mit geringer Farbsättigung noch gut übertragen werden können, Bilder mit intensiven Rottönen jedoch zu sogenannten "Fischen" (schwarze und weiße Schmierer) neigen.

Das in den 1980er Jahren entwickelte D2-MAC, das ohne Farbunterträger funktioniert, ist in dieser Beziehung deutlich robuster, auch wenn das nicht das primäre Entwicklungsziel war. Besonders in nördlichen Ländern fand es großen Zulauf. Es wurde aber inzwischen vollständig durch DVB-S(2) ersetzt.

Diese Empfangsprobleme konnten mit den Fehlerkorrektur-Verfahren der volldigitalen Fernsehtechnik vollständig überwunden werden, siehe hierzu DVB-S(2).

Viele Frequenzen ermöglichen viele Programme

Satellitenfernsehen ist heute anderen Rundfunk-Übertragungsverfahren wie Kabelfernsehen (DVB-C) oder terrestrischen Rundfunk (DVB-T) im Bereich der Programmauswahl weit überlegen, da für den Direktempfang ein großer Frequenzbereich zur Verfügung steht (10,7 – 12,75 GHz, Ku-Band). Pro Satellit werden zudem zwei Polarisationsebenen genutzt (meist horizontal und vertikal, seltener links- und rechtsdrehend). Deshalb kann dieser Frequenzbereich doppelt genutzt werden. Jeder einzelne Satellit (bzw. jede Sat-Position mit mehreren Satelliten) kann somit etwa 4 GHz Bandbreite mit einem individuellen Programmangebot belegen (zum Vergleich: Bandbreite Kabel ca. 0,8 GHz, Bandbreite Terrestrik 0,5 GHz mit Einschränkungen).

Ein DFS-Kopernikus Satellit auf einer 100-Pfennig-Briefmarke (im Ausschnitt der Footprint).

Legt man allerdings die unterschiedlichen digitalen Modulationsarten bei Satellit (QPSK) und bei Kabel (QAM) und die dadurch benötigten deutlich unterschiedlichen Bandbreiten pro identischem Programmangebot je Transponder/Kanal zugrunde, relativiert sich vorherige Aussage:

• je Satellit: 4 GHz/40 MHz = 100 digitale QPSK-Transponder (4 GHz = Satellitenkapazität, 40 MHz = Bandbreite pro Transponder inkl. Zwischenraum)
• Kabel: ca. 800 MHz/8 MHz = 100 digitale QAM-Kanäle (800 MHz = Kabelkapazität, 8 MHz = Kabelkanalbandbreite)

Frequenzbänder

Kaum genutzt wird in Deutschland das ältere C-Band (3,5-4,2 GHz). Für den Empfang der meisten Satelliten sind hier Spiegeldurchmesser ab 2 m nötig. Dieses Band bietet nur wenige zusätzliche, dafür aber einige sehr exotische Programme.

Künftig könnte das Ka-Band (17,7-21,2 und 22,5-23 GHz) zusätzliche Multimedia- oder Programmangebote liefern.

Übertragungsart

DVB-S enthält Optimierungen für die Satelliten-spezifischen Eigenschaften (z. B. fehlende Reflexionen, eher schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis) bei der Übertragung von digitalen Daten. Genutzt wird QPSK-Modulation. Bei MCPC (= Multiple Channel per Carrier)-Signalen werden sehr hohe Symbolraten größer 10.000 Msym/sec benutzt, bei SCPC (= Single Channel per Carrier)-Signalen niedrige SR kleiner 10.000 Msym/sec. Da durch die Übertragungsart über Satellit im Gegensatz zu digitalen Kabelsignalen (DVB-C) ein äußerer Fehlerschutz (FEC) nötig wird, ergeben sich im Datenstrom hohe Fehlerkorrektur-Anteile von typisch 1/2 bis 1/8 der Gesamtdatenrate. Bei DVB-S2 liegt der Anteil aufgrund des besseren Korrekturverfahrens bei typisch nur 1/10.

Technische Umsetzung

Grundsätzlich erfolgt die Umsetzung der Signale im steuerbaren Aktivteil der Antenne (LNB). Da ein Koaxialkabel bei den hohen Satellitenfrequenzen im SHF-Bereich eine sehr hohe Dämpfung aufweist, konvertiert der LNB die Signale auf die tieferen SAT-ZF-Frequenzen (950-2150 MHz).

Satblock-Verteilung

Die Wahl der Polarisationsebene erfolgt bei der Satblock-Verteilung durch Änderung der Höhe der Fernspeisespannung, die zwischen Innenleiter und Außenschirm des Koaxialkabels anliegt. 14 V signalisieren hier vertikal, 18 V horizontal. Unter Verwendung von durchgängig DiSEqC-Protokoll fähiger Technik reduzieren Moderne DVB-S Receiver eine LNB Versorgungsspannung auf energiesparende 12 Volt,^[1] eine Wahl der Polarisationsebene erfolgt dann ausschließlich durch DiSEqC-Befehle.

Der komplette Sat-Frequenzbereich (10,7-12,75 GHz = 2 GHz) passt nun nicht in das ZF-Band (950-2150 MHz = 1,2 GHz). Deshalb wird er in zwei Bereiche unterteilt, das Low-Band mit 10,7-11,9 GHz und das High-Band mit 11,55-12,75 GHz. Die LNBs älterer Satellitenanlagen konvertieren häufig nur das Low-Band. Dieses ist meistens mit analogen Signalen belegt. Digitale Signale sind dagegen hauptsächlich im (neueren) High-Band bis 12,75 GHz zu finden.

Deshalb benötigen digitaltaugliche Anlagen einen neueren sog. Universal-LNB, der wahlweise das obere oder das untere Band in das SAT-ZF-Frequenzband umsetzt. Die Wahl des Empfangsfrequenzbands bei einem solchen LNB, an dem direkt ein Receiver angeschlossen werden kann, erfolgt über ein weiteres Schaltkriterium, ein aufmoduliertes 22 kHz-Tonfrequenzsignal. Wird dieses Signal vom Receiver ausgegeben, schaltet der LNB ins High-Band, fehlt es, fällt er ins Low-Band zurück

Die Bezeichnung „digitaltauglich“ für den LNB ist dabei eigentlich irreführend, da jeder LNB analoge wie digitale Signale in die entsprechenden Frequenzen umsetzt. Sie rührt daher, dass auf dem älteren Low-Band hauptsächlich Analogsignale zu finden sind, während das später hinzugekommene High-Band vorzugsweise mit digitalen Programmen belegt ist.

Im Zuge der Verdrängung analoger Kanäle zugunsten digitaler Sendetechniken können zunehmend auch im Low-Band digitale Sendungen empfangen werden. Der Begriff „digitaltauglich“ für einen LNB besagt also nur, dass dieser auch die Frequenzen/Kanäle des High-Bandes umsetzen kann und hat mit einer evtl. analogen oder digitalen Elektronik im LNB nichts zu tun.

Somit benutzt jeder neue LNB im Ku-Band vier verschiedene Empfangsebenen (zwei Frequenzbänder auf zwei Polarisationsebenen). Auf das Koaxialkabel wird vom DVB-S-Receiver durch Steuersignale immer eine der vier Ebenen geschaltet.

Sollen sogar mehrere Satelliten mit mehreren LNB empfangen werden, sind Receiver mit sog. DiSEqC-Protokoll und entsprechende DiSEqC-Umschalter erforderlich.

• Drehbare Satellitenantennen: Eine drehbare, stationäre Satellitenantenne kann bei freier Sicht nach Süden in Mitteleuropa ca. 30 verschiedene Satellitenpositionen mit Fernsehprogrammen abfahren. Auf diese Weise vervielfacht sich die theoretisch nutzbare Bandbreite auf mehr als 100 GHz. Spezielle Antennenrotoren sind ab ca. 40 € erhältlich, die Installation erfordert etwas Geschick. Drehbare Anlagen mit 1 m Spiegelgröße empfangen derzeit in Mitteleuropa mehr als 6.000 Radio- und Fernsehprogramme, von denen knapp die Hälfte frei empfangbar ist. Eine Alternative sind Multifeed-Lösungen, bei denen mehrere LNB in verschiedenen Brennpunkten der Satellitenantenne fest positioniert werden (pro Satellit ein LNB). Eine Steuerung von Multifeed sowie Drehanlagen erfolgt heute über das DiSEqC-Protokoll.

Unicable

Die Wahl eines zu empfangenden Transponders erfolgt bei einer Unicable-Verteilung durch DiSEqC-Steuersignale die zwischen Innenleiter und Außenschirm des Koaxialkabels als Überlagerung der Fernspeisespannung an das LNB, an den Unicable-Multischalter übertragen werden.

Anstatt einem kompletten ZF-Band (950−2150 MHz = 1,2 GHz) stellt der im Unicable-LNB oder Unicable-Multischalter enthaltene Channel-Router nur den zum Empfang gewünschten Transponder bereit. So können an einem Koaxialkabel mehrere DVB-S-Receiver betrieben werden, was eine einfache Verkabelung in Strang-Topographie (Serienschaltung der Antennendosen) ermöglicht. Unicable ermöglicht einen uneingeschränkten Programmumfang und eignet sich insbesonderes für eine Nachrüstung von bestehenden Etagenwohnungen mit Satellitenfernsehen. Ein bestehendes Koaxialkabel in die Wohnung mit in Serie geschalteten Antennendosen kann weiterverwendet werden, mehrere DVB-S-Empfänger können lediglich nach einem Antennendosentausch in der Wohnung betrieben werden. Bei dieser Lösung ist es von Vorteil, wenn in jede Wohnung ein eigenes Kabel führt. So kann jede Wohnung mit einer eigenen Umschaltmatrix (z.B. EXR501 von Kathrein) verbunden werden. Dies ermöglicht das Anschliessen von bis zu 4 Single- oder zwei Twin-Receivern pro Wohnung. Verschiedene Wohnungen können sich so auch nicht gegenseitig stören. Schließlich muss geprüft werden, ob die vorhandenen Kabel SAT-tauglich sind. Am Ort der bisherigen Einspeisung (meist Keller) sind Neuverkabelungen notwendig.

Einkabelsystem

Ein Einkabelsystem beschränkt den Empfang bewusst auf ein einziges ZF-Band (950−2150 MHz = 1,2 GHz). Eine Vorauswahl wählt meist als Basisfrequenzband das Astra-High-Band mit 11,75−12,75 GHz horizontal; dieses ermöglicht bereits den Empfang von ca. 300 deutschsprachigen Radio- und Fernsehprogrammen. Weitere zusätzliche Transponder anderer Satellitenebenen werden durch Frequenzumsetzer in das Basis ZF-Band einkopiert. Ein solches ist aber wegen der Konzentration der deutschsprachigen Sat-Programme auf Astra-Horizontal-High optional. Nachdem ein zur Verfügung stehendes Frequenzband im Frequenzumfang beschränkt ist, muss wie im Kabelfernsehen eine Selektion der zum Empfang gewünschten Programme erfolgen. Ein entstehendes HF-Signal kann anschließend ohne Fernspeisung und Steuersignale vereinfacht in einer beliebig strukturierten Antennenanlage in ausgedehnten Wohnanlagen über ein einziges Koaxialkabel (keine Neuverkabelung notwendig) verteilt werden.

Geschichtliche Entwicklung

In den Bestrebungen, eine von Herman Potočnik entdeckte und bereits im Jahre 1928 publizierte Geostationäre Position für den Direkt-Fernsehempfang in Europa zu nutzen, wurden in der Funkverwaltungskonferenz WARC 77 im Jahre 1977 jedem Europäischen Land 5 Kanäle für TV oder Radio auf einer Satellitenposition zugewiesen. Die Position musste sich jedes Land mit bis zu acht anderen Ländern (und damit Satelliten) teilen. Je geostationärer Position waren so 40 Transponder (bei einem Transponderabstand durch Frequenzüberlappung von 19.18 MHz) zu 27 MHz angedacht. Diese Satelliten sollten in Europa entwickelt und in Serie gebaut werden. Der Spacebus 300 Satellitenbus von Aerospatiale, in Zusammenarbeit mit MBB, sollte den Beginn einer glanzvollen europäischen Satellitenzukunft einleiten.

Die Bundesrepublik Deutschland und Frankreich beschlossen am 2. Oktober 1979 in Bonn ein Rahmenabkommen über den Bau zweier Fernsehdirektsatelliten, die im BSS-Band nach WARC 77 senden und im Jahr 1983 gestartet werden sollten. Durch politische motivierte Streitigkeiten, unter anderem um eine politische Forderung über eine Begrenzung einer TV-SAT-Ausleuchtzone auf das jeweilige Landesgebiet, wurde das Projekt immer wieder verzögert. Die technischen Parameter, vor allem einer zum Satellitendirektempfang notwendigen Sendeleistung und Programmanzahl, entsprachen schließlich zum TV-Sat-Startzeitpunkt im Herbst 1987 dem technologischen Stand von 1978.

Im Jahr 1985 kamen neuartige kostengünstige rauscharme HEMT-LNBs auf den Markt, welche Satellitenfernsehen im Direktempfang erstmals auch Privathaushalten über einen Eutelsat-Satelliten (Orbital-Position 13° Ost) ermöglichten. Dies war nicht unumstritten; so mussten solche individuellen Satellitenempfangsanlagen bei der Behörde angemeldet werden, welche dann eine laufende Gebühr erhob.^[2] Anfang der 1990er Jahre forderte die Deutsche Bundespost, Astra-LNBs mit einem zusätzlichen Filter am Eingang ausstatten zu müssen, da sonst möglicherweise eigene terrestrische "Richtfunkstrecken" gestört werden könnten. Diese Befürchtung stellte sich aber als falsch heraus; möglicherweise war eine solche Forderung auch lediglich eine geplante protektionistische Maßnahme. SES Astra war es schließlich, die mit ihrem Medium-Power-Direktempfangssatelliten Astra auf der Orbital-Position 19,2° Ost dem Satellitenfernsehen in Europa in breiter Masse zum Durchbruch verhalf.

Siehe auch

• DVB-S
• Liste der Fernsehsender
• Liste asiatischer Fernsehsender in Europa
• Satellitenradio
• Fernsehsatellit
• Digitalradio
• Digital Video Broadcasting
• Set-Top-Box
• Antennenfernsehen
• Kabelfernsehen

Weblinks

• Satelliten-News im Internet (dt.)
• Frequenzzuteilungen für die DBS Satelliten der europäischen Länder (englisch)
• Links zum Thema Satellitenfernsehen im Open Directory Project

Quellen

1. ↑ Seite 8 „Die Speisespannung beträgt dann jederzeit innerhalb der ganzen Anlage nur noch 12 Volt“: http://www.cosy.sbg.ac.at/~amayer/files/Eutelsat%20DiSeqC.pdf
2. ↑ www.thumaroil.de - Satelliten-Fernsehen