Uydular, yer istasyonlarından gelen modülasyonlu elektromanyetik sinyali (uplink) alıp frekans çevrimi uygulayıp güçlendirerek yeryüzüne gönderir. Dünya yüzeyi ile uydu arasındaki yaklaşık 36 000 km’lik mesafeden dolayı iletim hattı olarak kullanılan havada 200dB mertebesinde ciddi sinyal zayıflamaları meydana gelir. 0,5 ila 50 GHz frekans bandında daha az bir gürültü oluşur.
Dolayısı ile bu frekans bandını kullanmak daha verimli olduğundan tercih edilir. Söz konusu bu bant genişliğinde daha az sinyal güçlendirmesi ile haberleşme mümkün olur. Fakat teknolojinin gelişmesi doğrultusunda sinyal güçlendirmenin maliyeti giderek azalmaktadır. Bu bakımdan hem yüksek frekanslarda haberleşmenin getireceği küçük antenlerin kullanılabilir olması bir başka tasarım kıstası olarak kaşımıza çıkmakta ve 10 GHz üstü bantların kullanımı popüler hale gelmektedir.
Uydu Haberleşmesinde Kullanılan Frekans Bantları
L BAND 1,5-2 GHZ
S BAND 2,4-2,8 GHZ
C BAND 3,4-7 GHZ
X BAND 7,9-9 GHZ
Ku BAND 10,7-15 GHZ
Ka BAND 18-31 GHZ
Q BAND 40-50 GHZ
V BAND 60-80 GHZ
Modülasyon Teknikleri
Haberleşme sistemleri bilgi (baseband), iletim ortamı, taşıyıcı (carrier) olmak üzere üç bölümden oluşur. Bilgi temelde analog ve sayısal olmak üzere iki farklı yapıda olabilir. Analog işaretler sürekli sinyaller olup sinyal genliği herhangi bir değer alabilir. Örneğin insan sesi analog bir işarettir. Bir analog işaret sırası ile örnekleme ve sınıflama işlemlerine tabi tutularak sayısal bir işarete dönüştürülebilir. İletim ortamı ise bilginin üzerinden aktarılacağı fiziksel ortamdır. Bu ortam kablolu olabileceği gibi hava ve boşlukta olabilir. Đletim ortamının fiziksel yapısından kaynaklanan etkileri taşıyıcının ne olacağını belirler.
Örneğin bir yonga üzerindeki kısa haberleşme kanallarında herhangi bir taşıyıcıya gereksinim yok iken atmosferik zayıflamanın çok yüksek olduğu uydu haberleşmesinde yüksek frekanslı taşıyıcılara gereksinim vardır. Taşıyıcı ise sinüsoid yapıdaki sinyallerdir. Söz konusu bu sinyallerin içinden geçeceği ortam karakteristiklerine göre genlik ve frekansında değişiklik gösterirler. Modülasyon ise bir bilginin fiziksel ortamda taşınmasını sağlamak amacıyla bir taşıyıcı frekans üzerine bindirilmesidir. Modülasyon tekniklerinin sağlamakta olduğu avantajlar ile bilgi bir noktadan bir noktaya daha az bant genişliği ve daha az güç harcanarak iletilir.
Sayısal modülasyon teknikleri genelde bir sinyalin sahip olduğu üç temel öğe olan frekans, genlik ve faz özelliklerinin değiştirilmesi ile gerçekleştirilir. Modülasyon türleri çok çeşitli olmakla birlikte kullanılacak olan fiziksel ortam ve uygulamaya bağlı olarak değişik özellikleri ile ortaya çıkar. Dolayısıyla en iyimodülasyon tipi olarak belirtebileceğimiz bir modülasyon türü mevcut değildir. Örneğin noktadan noktaya çalışan R/L (Radyo Link) hatları ile VHF (Very High Frequency) ve UHF (Ultra High Frequency) bantlarında çalışan mobil haberleşme sistemleri bir birinden birçok noktada farklılaşırlar.
R/L sistemlerinde genlik üzerinde çok az bir değişim görülürken mobil iletişim sistemlerinde NLOS (non line of sight) çalışmalarından dolayı sinyal seviyesi değişimleri çok fazla görülmekte ve yansıyan sinyalleri ile semboller arası girişim meydana gelir. Bütün bu etmenler sistemde kullanılacak olan modülasyon tekniğini etkiler. Günümüz haberleşme sistemlerinde kullanılan uygulama ve teknolojiye bağlı olarak birçok modülasyon tekniği kullanılır. Haberleşme sistemlerinin analogdan sayısala dönüşmesiyle birlikte uydu üzerinde Dijital modülasyon teknikleri kullanılır (ASK, FSK, BPSK, QPSK, QAM, vb).
İki ve dört durumlu modülasyonlar daha az güce ihtiyaç duymakta olup düşük C/N (taşıyıcı gürültü oranı) değerlerinde dahi daha az bit hata oranına sahiptirler. Daha yüksek durumlu modülasyonlarda ise bant genişliği verimi (b/s/Hz) ve ihtiyaç duyulan güç artmaktadır. Günümüz uyduları ve yer sistem teknolojileri göz önünde bulundurulduğunda güç veriminin daha yüksek olduğu düşük durumlu modülasyon teknikleri tercih edilir. Fakat gelecekte SSPA (Solid State Power Amplifier), TWTA (Travelling Wave Tube Amplifier) gibi güçlendirici teknolojilerinin gelişmesi ve ileri hata kodlama tekniklerinin ilerlemesiyle yüksek durumlu modülasyon tekniklerinin yaygın olarak kullanılacağı öngörülmektedir.
Dijital Modülasyon Teknikleri
Dijital modülasyonlarda genellikle I ve Q olmak üzere iki farklı sinyal kullanılır. Bu iki farklı sinyalin bir birine dik (ortogonal) olması sebebi ile bu iki sinyalin farklı veri taşıması sağlanmakta ve dolayısı ile bant genişliği verimi arttırılmaktadır. Dijital modülasyon tekniklerinde I/Q sinyallerini kullanmak büyük kolaylık sağlar. Çoğu dijital modülasyon tekniği farklı verileri I/Q düzleminde belirledikleri farklı noktalar ile eşleştirir ve bu noktalara kümelenme (constellation) noktaları adı verilir.
