Die Tarnung von Funksignalen

Bei militärischen- und Geheimdienstanwendungen werden Funksignale in der Regel getarnt. Dazu bedient man sich der Spreizspektrumtechnik. Hierbei wird sehr schnell die Frequenz von Sender und Empfänger nach dem Zufallsprinzip oder einem vorher verabredeten Muster gewechselt. Von Geheimdiensten verwendete Abhörgeräte wechseln beispielsweise 100 000 mal in der Sekunde die Frequenz, sodaß ein zufälliges Auffangen des Signals unmöglich wird. Die auf jedem einzelnen Kanal übertragene Energie ist durch die kurze Zeit in der er jeweils benutzt wird zu gering, um sie im Hintergrundrauschen aufzuspüren. Der Bereich über den solche Sender ihre Frequenz verändern, kann 1 GHz und mehr betragen. Nur ein Empfänger, der exakt dem Frequenzwechsel des Senders folgt, kann die Information empfangen. Diese Technik wird seit den 40er Jahren angewendet.

Um das Prinzip zu erklären, hat Ende der 40er Jahre ein Ingenieur von ITT 1440 Telefonnummern zufällig aus dem New Yorker Telefonbuch ausgewählt, und anhand der zwei vorletzten Zahlenwerte die Länge von Strichen festgelegt. Diese Striche wurden auf einem Rad aus Filmmaterial aufgetragen. Das Rad lief zwischen einer Lampe und einer Fotozelle, sodaß die unterschiedlich langen Striche, entsprechend dem durchgelassenen Licht, jeweils eine andere Spannung erzeugten. Mit zwei gleichen Rädern wurde einerseits ein Sender und andererseits ein Empfänger gesteuert, sodaß beide zur gleichen Zeit jeweils auf der gleichen Frequenz arbeiteten. Das folgende Bild zeigt das Rad.
 


Aus: "Digital Communications" von Bernard Sklar, Englewood Cliffs, 1988, Seite 545
 
 

Beim Springen zwischen verschiedenen festgelegten Funkkanälen wird jeder Kanal  für eine gleich lange Zeit und mit gleicher Sendestärke benutzt, auch wenn die Kanäle sehr schnell und in unterschiedlicher Reihenfolge gewechselt werden. Das veranschaulicht folgendes Bild, in dem jeder Strich einen einzelnen Kanal und die auf ihm übertragene Energiemenge darstellt. Dieses Verfahren nennt man Frequenzspringen (Frequency Hopping). Die folgenden 4 Bilder sind dem Buch "Spread Spectrum Systems" von Robert C. Dixon, New York 1984, entnommen, in dem diese Technik sehr ausführlich beschrieben wird.
 

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Das am häufigsten angewendete Verfahren bezeichnet man als Direct Sequence. Bei diesem Verfahren benutzen Sender und Empfänger nicht vorgegebene Kanäle, sondern werden direkt von einem Signalgenerator angesteuert, der unterschiedliche Frequenzen unterschiedlich schnell auf und ab durchläuft. Dabei ergibt sich dann folgendes Bild der Verteilung von Frequenz und übertragener Energie.

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Die folgenden 2 Bilder zeigen jeweils ein Direct Sequence Signal im Vergleich zu dem Signal eines normalen Senders, dessen Energieverteilung der Zacken in der Mitte darstellt.. Bei Bild a wurde das Signal über 2 MHz gespreizt und bei Bild b über 10 MHz. Die geringere Energiedichte bei dem breiter gespreizten Sender ist deutlich zu erkennen, sodaß die Wahrscheinlichkeit des zufälligen Auffangens des Signals unwahrscheinlicher wird.

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Ein weiteres Spreizspektrumverfahren nennt man Chirp Modulation ("Zwitschermodulation"). Dieses Verfahren wird bei gepulsten Sendern eingesetzt. Während jedes einzelnen Pulses wird der gesamte Frequenzbereich gleichmäßig durchlaufen. Durch diese Modulationsart können Radargeräte sicherer gemacht werden, denn es wird nicht nur eine einzige Frequenz benutzt, die gestört werden kann. Dieses Verfahren wurde bereits zu Beginn der Radartechnik vor 60 Jahren angewendet.

Angewendet werden auch Kombinationen aus den vorher beschriebenen Einzelverfahren.

Spreizspektrumtechnik wird inzwischen auch zur Datenübertragung im zivilen Bereich angeboten und kann von jedermann ohne Genehmigung betrieben werden, da sie im Frequenzbereich der Mikrowellenherde (2450 MHz) arbeitet. Damit werden vor allem Computer drahtlos vernetzt.

Um den schnellen Frequenzwechsel durchzuführen benutzt man einen Sender, bei dem das Kodierungssignal in eine entsprechende Spannung übertragen und damit die Frequenz des Senders gesteuert wird. Diese Sender heißen im englischen Voltage Controlled Oszillator (VCO). Die Schaltung eines solchen spannungsgesteuerten Senders findet sich in dem Buch "Minispione-Schaltungstechnik" Band 3 von Günther Wahl, Baden Baden 1996 auf Seite 35.
 


 

Um der schnellen Frequenzänderung eines solchen Senders folgen zu können benötigt man einen computergesteuerten Empfänger wie z.B. Winradio, für den man sich entsprechende Programme schreiben kann. Aber auch hierbei gilt, daß man die Kodierung des Senders kennen muß, um den Empfänger entsprechend zu steuern. Dagegen kann man mit einem Feldstärkemesser gleichzeitig einen breiten Frequenzbereich erfassen, da er keinen abgestimmten Schwingkreis hat. Das bedeutet aber, daß man nur den oder die jeweils stärksten Sender identifizieren kann, denn sie überlagern alle anderen. Mit einem solchen Gerät kann man relativ starke weil nahe Sender aufspüren, auch wenn sie mit der Spreizspektrumtechnik arbeiten. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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