Datenfunk am PC dekodieren, auch ohne eigenes Radio

http://www.maroki.de/pub/technology/rdt/art1_sml_sdr.html
Version: 0.2, 2014-03
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Voraussetzungen, die erfüllt sein müssen:

PC
Internetzugang
Aktueller Browser, HTML5-fähig
Kopfhörer und Mikrofon

Für Ihre ersten Experimente zum Hören von Kurzwelle per PC brauchen Sie kein eigenes Radio. Es reicht ein Internetzugang mit einem modernen Webbrowser, mit dem Sie ein Webradio ("WebSDR" - Software-Designed-Radio) nutzen zu können.

Geben Sie die URL http://websdr.ewi.utwente.nl:8901/ des Webradios der Universität Twente ein. Es gibt weitere Quellen, um per Internet Kurzwellenfunk hören zu können, sie werden kurz im Artikel 5 vorgestellt.

Scrollen Sie den Bildschirm nach unten. Er erscheint eine Wasserfall-Darstellung eines Frequenzbereiches. Wenn Sie nichts sehen und nichts hören, dann kann Ihr Browser womöglich noch kein HTML5, die modernen Web-Browser sind spätestens seit 2013 HTML5-fähig, oder Ihr PC bringt nicht genügend Rechenleistung mit.

Nachdem ich diese URL eingab, hörte ich in meinem Kopfhörer sofort das typische Kurzwellenfunk-Rauschen. AuÜerdem sah ich ein Bild folgender Art:

Kurzwelle hören mit dem WebSDR der Uni Twente (http://websdr.ewi.utwente.nl:8901/)

Beachten Sie bitte das kleine weisse Dreieck im oberen Bild, das sich unterhalb de Wasserfalls befindet. Mit diesem Dreieck lassen sich Frequenz und Filterbreite eines Signals auf einer Frequenz einstellen. Jeder der weissen Streifen im Wasserfall steht für ein Signal. Es war zu dem Zeitpunkt der Aufnahme offensichtlich viel los auf Kurzwelle. Jetzt schauen Sie bitte auf den grünen Querbalken links unten im Bild. Der zeigt an, dass das Rauschen der Stärke S6 laut ist, abends ist der Rauschlevel meist eher um S1. Eingestellt sehen Sie außerdem die Frequenz 14589.80kHz. Mit der Maus kann man das obere lila-Fenster mit den weissen Wasserfall-Streifen nach links und rechts schieben, wodurch sich die Frequenz ändert. Dies Verschieben entspricht dem Drehen am Knopf eines Radios, um einen passenden Sender zu finden. Wenn Sie den Bereich der Frequenzen gefunden haben, dann schieben Sie das kleine gelbe Dreieck unterhalb des Wasserfalls nach links oder rechts, und zwar genau unter eine der vielen Strähnen im Wasserfall. Auf diese Weise stellen Sie die Frequenz genau ein. Wenn das Dreick spitz nach oben zuläuft, ist der Filter für Signale sehr eng eingestellt. Man kann zum Verändern der Filterbreite die linke und die rechte Kante dieses Dreiecks mit dem Mauszeiger auseinanderziehen. Eine Rundfunksendung ist sehr breit, eine Datenfunkaussendung im Amateurfunkbereich ist sehr schmal.

Tippen Sie im weissen Kasten "Frequency" die Frequenz "27245" ein.

Diese Frequenz entspricht dem Kanal 25 im CB-Funkbereich. Das ist die wichtigste Datenfunkfrequenz im CB-Funk, auf der häufig ROS-Signale zu hören sind. Sollten Sie gerade tagsüber diese Experimente hier machen, dann ist es gut möglich, dass sie Tonfolgen hören, die fast eine Melodien ergeben. Wenn das der Fall ist, dann hören Sie vermutlich gerade ein solches ROS-Signal, dazu später mehr.

Tippen Sie im Kasten "Bandwith" den Button "USB" ("Upper Side Band") an. Wichtig ist auch der weisse Kasten rechts mit der Überschrift "Waterfall view" und dort der Button "zoom in". Wenn Sie mehrfach auf "zoom in" tippen, verbessert sich die Frequenz-Auflösung.

Als ich das nachfolgende Bildschirmfoto erstellte, war auf K25/USB keine Aktivität, man sieht entsprechend keine Punkte und Streifen im Wasserfall.

Kanal 25 (27.245MHz) im CB-Funk mit dem WebSDR der Uni Twente sehen und hören

Nehmen Sie sich bitte Zeit und spielen Sie mit diesem Kurzwellen-Empfänger herum. Vielleicht wechseln Sie auch mal in den Kurzwellen-Rundfunkbereich, etwa auf 6005kHz/AM oder 549kHz/AM (Deutschlandfunk). Leider ist der Deutschlandfunk auf Kurzwelle eingestellt worden (Wikipedia zu Kurzwellenrundfunk).

Ein Datenfunksignal finden und dekodieren

Im nächsten Schritt soll es darum gehen, ein Datenfunk-Signal zu finden und zu dekodieren. Solche Signale findet man, abgesehen vom kurz erwähnten ROS, bislang eher selten im CB-Funkbereich, viel eher jedoch im Bereich der Amateurfunkbänder, so im Amateurfunkband auf 40-Meter bzw. bei 7Mhz oder 80-Meter bzw. 3.5MHz. Dahin gilt es nun einmal zu wechseln.

Tippen Sie im WebSDR unter Frequency "7040" ein. Aktuell sieht es bei mir auf dieser Frequenz wie folgt aus:

Signale im Amateurfunkbereich, Morsen (1), Sprechfunk (2)

Leider ist aktuell auch in diesem Amateurfunkbereich kein BPSK31-Signal zu hören. Im Wasserfall erkennt man jedoch einige Reihen mit Morsezeichen (Beispiel 1) sowie breite Streifen, die Gespräche anzeigen (Beispiel 2). Wechseln Sie in den Bereich um 3.5MHz und schauen Sie, ob Sie dort Signalen hören.

Generell muss man, um Datenfunksignale des WebSDR von der Soundkarte des eigenen PCs dekodieren zu lassen, ein klein wenig Aufwand betreiben. Die Kernidee besteht darin, das Datenfunk-Signal aus dem WebSDR über einen Kopfhörer ausgeben zu lassen und über ein Mikrofon dem PC wieder zuzuführen. Das Dekodieren übernimmt dann das Programm fldigi. Deshalb muss jetzt erst noch das Programm fldigi installiert werden.

Die Homepage zum Download von fldigi ist http://www.w1hkj.com/Fldigi.html. Dort kann man Varianten für verschiedene Betriebssysteme downloaden, für Windows, Mac und Linux, und bspw. auch für die besonders schmale Linux-Distribution puppy (die diejenigen nutzen müssen, die einen PSKMail_Server betreiben wollen, der nur unter Linux läuft). Sollten Sie Ubuntu nutzen, können Sie fldigi bequem über die Standard-Installationsroutine des "Ubuntu-Software-Centers" downloaden und installieren lassen. Und wenn Sie schon dabei sind, dann installieren Sie gleich noch flarq mit, das vom gleichen Programmierer wie fldigi stammt. flarq ist ein sehr einfach gehaltenes Programm zur Nutzung des Datenfunks für Downloads von Dateien oder auch für Nachrichten zwischen zwei Funkern.

Soundkarte in fldigi einstellen

Nachdem Sie fldigi downloadet und installiert haben, füllen Sie die Abfragen nach Programmstart aus, so weit Sie es halt können. Vermutlich haben Sie noch nicht über ein Rufzeichen nachgedacht. Das macht nichts, denn Sie brauchen ein Rufzeichen "eigentlich" nur für den Sendebetrieb und auÜerdem können Sie den Eintrag der Daten jederzeit später nachholen. Was aber unverzichtbar ist ist die Einstellung der Soundkarte, so dass die Signale im Kopfhörer zu hören und vom Mikrofon aufgenommen werden. Sie finden die Einstellmöglichkeit der Soundcard bei fldigi (Version 3.21.77) unter "Configure/Sound Card". und dort dann die Reiter "Audio" und "Devices" und zuletzt die Option "/PortAudio/Capture:Mikrofon(Webcam)". Dann pfeifen sie mal einen Ton. Wenn alles richtig eingestellt ist, können Sie dieses Signal im Wasserfall von fldigi erkennen. Nun sind Sie vorbereitet für das Dekodieren des Datenfunks über das SDR-Webradio.

Akustik-Kopplung von Datenfunk-Wiedergabe über Kopfhörer und Zuführen des Signals über das Mikrofon einer WebCAM

Tippen Sie nun im WebSDR unter Frequency wieder "7040" oder "3580 ein.

Klicken im Bereich "Bandwith" auf den Button "USB" und im Bereich "Waterfall view" auf den Button "zoom in", und zwar so lange, bis Sie die Auflösung der Grafik nicht mehr erhöhen können.

Ich habe das vor einigen Tagen so gegen 20 Uhr gemacht. Die Funkamateure in Europa haben dann Feierabend und gehen zum gemütlichen Teil des Abends über und sitzen vor Ihren Funkgeräten, um Reichweiten zu jagen oder neue Funkpartner zu entdecken. Ich bekam ein PSK31-Signal eines Funkamateurs angezeigt. Die Konfiguration des Digimodes in fldigi für diese Aufnahme war BPSK-31, das in fldigi unter "OpMode/PSK/" eingestellt werden kann.

Digitalfunk - bpsk31-Kommunikation

Man erkennt auf dem Screenshot viele Zeichen und sinnlose Worte. Man erkennt im oberen Teil auch einen strukturierten Text, der mit typischen Amateurfunkkürzeln durchsetzt ist. Diese Kürzel stammen aus dem Bereich des Morsens. Beim Morsen wird die Funkkommunikation ("QSO") möglichst effektiv durchführt, weil man jederzeit damit rechnen muss, dass eine Verbindung abrupt abreissen kann. Eine Übersicht mit den wichtigsten Abkürzungen beim Morsen ("Q-Schlüssel", "Q-Gruppen") findet man in der Wikipedia zu Q-Gruppen. In dem vorliegenden Falle teilt der Funkamateur Tony (Rufzeichen "CT4RC") mit, dass er ein Kenwood-Funkgerät nutzt, verschiedene Antennen für verschiedene Amateurfunkbereiche nutzt, dass er eine Bestätigungskarte über den Funkkontakt abzuschicken verspricht ("QSL-Karte") und dass er seinem Gesprächspartner weiterhin gute Weitverkehrsbedingungen ("DX") wünscht. Am "CT" im Rufzeichen lässt sich erkennen, dass es sich um einen Portugiesen handeln muss. Eine Auflistung der internationalen Rufzeichen ("callsign") findet sich unter dem Stichwort "ITU-Prefixes". Es gibt einige Datenbanken, in denen Funkamateure unter ihrem Rufzeichen ihre Funkstationen beschreiben, mit Informationen zu technischen Details wie insbesondere dem Standort ("QTH"), der Sendeleistung ("QRP"), die bevorzugten Frequenzen ("QRG") und anderes mehr (HAMQTH). Generell lässt sich sagen, dass die Funkamateure das Internet intensiv nutzen. Ich empfehle mal eine Weile durch die vielen Links zu flanieren, nachdem man an einem Punkt mal den Einstieg in die globale Amateurfunkszene gefunden hat.

Übrigens: Wenn das WebSDR-Signal plötzlich verstummt, einfach die Seite neu nachladen, dann hört man wieder Signale.

Man kann nun Stunden mit dem SDR-Empfänger der Uni Twente zubringen. Dabei lassen sich viele unterschiedliche Wasserfallbilder, typische Muster und typische Klänge für verschiedene Digimodes erforschen. Es ist inzwischen preiswert geworden, auf diesem komfortablen Niveau auch mit eigener Gerätschaft Kurzwelle zu hören. Hinweisen möchte ich hierfür auf den FunCubePro+, der passable Empfangseigenschaften aufweisen soll und für ca. 180 Euro zu beziehen ist (FunCube Homepage sowie Infoseite der Firma WiMo, Stand: 2014-02). Es gibt eine ziemlich aktive Szene, die insbesondere beii den preiswerten DVB-T-USB-Dongles (ca. 25 Euro, Stand: 2014-02) versucht, diese auch für die tieferen Frequenzen im Kurzwellenbereich nutzbar zu machen (Video zur Nutzung von DVB-T-Sticks für SDR-KW-Empfang.) Funcube und DBV-T-Dongles habe ich bislang leider nicht ausprobieren können.

Sollten Sie über ein eigenes Kurzwellen-Gerät verfügen, das SSB-fähig ist, dann können Sie vielleicht mal versuchen, Wetterdaten und Wetterfaxe auf Kurzwelle zu empfangen und vom PC dekodieren zu lassen. Diese Sendungen erfolgen regelmäÜig, ihr Signal ist in der Regel dauerhaft zu hören, hier kommt man schnell zum Erfolg des Datenfunkdekodierens. (Dekodieren von Wetterdaten auf Kurzwelle).

Ein Datenfunksignal identifizieren

Nun soll zum Schluss noch die Frage beantwortet werden, wie man erfährt, um welche Art von Digitalfunk es sich handelt, den man in einem Kurzwellenempfänger hört? Man kann ein Datenfunk-Signal am Klang, an der Form im Wasserfall sowie am Frequenzspektrum erkennen. Es gibt im Netz einige Kataloge, in denen Screenshots von Wasserfall-Formen sowie Klangdateien versammelt sind. Die beiden Kataloge, mit denen ich Signale zu erkennen versuche sind diese: