SDR

Funkgeräte arbeiten mit unsichtbaren Wellen, die Informationen durch die Luft tragen. Früher steckte in jedem Gerät eine feste Schaltung aus Spulen, Filtern und Verstärkern, gebaut für genau eine Aufgabe. Ein UKW-Radio konnte deshalb nur UKW empfangen, und niemand konnte das ändern. Ein Software Defined Radio, kurz SDR, dreht das um: Es besitzt nur noch wenige einfache Bauteile für die Antenne, alles Weitere erledigt ein Programm auf einem Computerchip. Welche Art von Funk das Gerät versteht, entscheidet also nicht mehr die Bauform, sondern der Code. Die deutsche Übersetzung lautet ungefähr « softwaredefiniertes Funkgerät ».

Ein Gerät statt eines Regals voller Funkgeräte

Der offensichtliche Vorteil ist Vielseitigkeit. Ein einziger USB-Stick mit SDR-Technik kostet rund 30 Euro und empfängt damit Radiosender, Wetterdaten von Satelliten und die Positionsmeldungen von Flugzeugen. Für dieselben Aufgaben hätte man früher drei getrennte Spezialgeräte gebraucht. Auch das Aufrüsten wird einfacher: Kommt ein neuer Funkstandard, genügt oft ein Update.

Wirtschaftlich ist das der Grund, warum der Begriff in Technik-News auftaucht. Mobilfunkbetreiber bauen ihre Netze zunehmend mit Standardservern und Software statt mit Spezialhardware einzelner Hersteller. Diese Bauweise senkt Kosten und macht die Betreiber unabhängiger von einzelnen Lieferanten. Ähnlich argumentiert das Militär, das mit einem Gerätetyp viele Funkverfahren abdecken will.

Der Preis dafür ist Rechenleistung. Was vorher eine kleine Spule fast ohne Strom erledigte, muss nun ein Prozessor Millionen Mal pro Sekunde berechnen. Bei sehr hohen Frequenzen oder sehr großen Datenmengen bleibt klassische Hardware daher weiterhin sparsamer und schneller.

Von der Antenne zum Zahlenstrom

Der Kern eines SDR ist der Analog-Digital-Wandler. Dieses Bauteil misst die Spannung an der Antenne extrem häufig, oft mehrere Millionen Mal pro Sekunde, und schreibt jede Messung als Zahl auf. Aus der Funkwelle wird so ein reiner Strom von Zahlen. Alles, was danach passiert, ist Rechnen: Ein Programm sucht in diesen Zahlen das gewünschte Signal, blendet Störungen aus und übersetzt das Ergebnis in Ton oder Datenpakete.

Ein Vergleich hilft: Ein klassisches Radio ähnelt einer Schablone, die genau auf eine Form passt. Ein SDR fotografiert stattdessen den ganzen Bereich und schneidet die interessante Stelle im Nachhinein am Rechner heraus. Deshalb kann ein einzelnes SDR mehrere Sender gleichzeitig verfolgen, solange die Rechenleistung reicht.

Beim Senden läuft es umgekehrt. Die Software erzeugt die passende Zahlenfolge, ein Digital-Analog-Wandler formt daraus eine Spannung, ein Verstärker schickt sie an die Antenne. Ein häufiger Irrtum ist, ein SDR bestehe ausschließlich aus Software. Antenne, Verstärker und Wandler bleiben Hardware, und ihre Qualität bestimmt am Ende, wie gut der Empfang ist.

Vom Bastelstick bis zur 5G-Antenne

Am bekanntesten sind die billigen DVB-T-Sticks, die eigentlich für Fernsehen gedacht waren. Bastler entdeckten, dass sich ihr Chip zu einem breitbandigen Empfänger umprogrammieren lässt. Damit verfolgen heute Zehntausende Menschen Flugbewegungen und speisen die Daten in Portale wie Flightradar24 ein. Auch Funkamateure und Sicherheitsforscher nutzen solche Sticks, etwa um schlecht gesicherte Funkschlüssel oder Sensoren zu untersuchen.

Im professionellen Bereich steckt SDR-Technik in Mobilfunkmasten, in Satelliten und in Messgeräten. Das Stichwort Open RAN beschreibt Mobilfunknetze, deren Basisstationen weitgehend aus Software auf normalen Servern bestehen. Für Netzbetreiber und Ausrüster ist das ein Milliardenmarkt, weshalb der Begriff regelmäßig in Wirtschaftsmeldungen erscheint.

Zunehmend kommt Künstliche Intelligenz ins Spiel. Weil das Funksignal als Zahlenreihe vorliegt, lassen sich lernende Programme darauf ansetzen. Sie erkennen unbekannte Signalarten, trennen Störungen ab oder verteilen Frequenzen dynamisch. Ohne die softwarebasierte Bauweise wäre das gar nicht möglich, denn eine feste Schaltung kann man nicht trainieren.