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Im Zeitalter der digitalen Kommunikation ist ein intaktes Stromnetz die Grundvoraussetzung für eine funktionierende Gesellschaft. Ein großflächiger Stromausfall ("Blackout") hätte den Ausfall sämtlicher Infrastruktur wie dem Mobilfunknetz oder dem Internet zur Folge. Um in einem solchen Fall dennoch eine Kommunikation über größere Distanzen zu ermöglichen, bedarf es einem autarken Kommunikationssystem. Neben Funkgeräten, welche lediglich eine sprachliche Kommunikation ermöglichen, wäre darüber hinaus auch die Übertragung von Daten oder Textnachrichten zielführend, um den Erhalt der Kommunikationsfähigkeit sicherzustellen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung bzw. Optimierung eines Funkdatensystems, welches die Möglichkeit bietet, Textnachrichten oder Dateien eines Computers, über größere Distanzen hinweg, zuverlässig zu übertragen. Hierfür werden zuerst notwendige Eigenschaften der Funkübertragung, sowie mögliche Störeinflüsse diskutiert, um diese im Rahmen der praktischen Implementierung berücksichtigen zu können. Anschließend wird das Systemverhalten in realer Umgebung messtechnisch validiert. Ein besonderer Fokus der Bachelorarbeit besteht darin, eine maximale Reichweite zu erzielen, indem die Zuverlässigkeit der Datenübertragung auch bei ungünstigen Empfangsbedingungen gewährleisten und die Übertragungsbandbreite dahingehend optimiert wird. Darüber hinaus soll eine Fehlerkorrektur implementiert werden, welche Datenübertragungsfehler detektiert und automatisch korrigiert. Um die Übertragung von Daten zwischen zwei Computern zu ermöglichen, ist im Gerät zudem eine Modem-Funktionalität zu implementieren, welche sich durch eine Software mit graphischer Benutzeroberfläche am Computer steuern lässt. Nach erfolgreicher Implementierung der Optimierungsverfahren, sowie der Modem-Funktionalität, wurden mithilfe von Messungen die Empfangseigenschaften des Gerätes charakterisiert. Hierbei hat sich jedoch herausgestellt, dass die theoretisch evaluierte Reichweite der Funkverbindung in der Praxis nicht erreicht werden konnte. Der Grund liegt hierbei im Wesentlichen in der fehlenden Empfindlichkeit des verwendeten Funkmoduls. Durch Verwendung eines LoRa kompatiblen Funkmoduls könnte die Reichweite des Gerätes vermutlich noch deutlich gesteigert werden, während die benötigte Sendeleistung sogar reduziert werden könnte. Diese Tatsache bietet das Potential, das Gerät noch weiterzuentwickeln, um sogar ganze Kommunikationsnetzwerke mithilfe einer Vielzahl solcher Geräte zu realisieren. In the age of digital communication, an intact power grid is the basic prerequisite for a functioning society. A widespread power failure ("blackout") would result in the failure of all infrastructure such as the mobile network or the internet. In order to enable communication over long distances in such a case, a self-sufficient communication system is required. In addition to radio devices that only enable voice communication, the transmission of data or text messages would also be useful in order to ensure that the communication channel is maintained. This thesis deals with the further developments and optimizations of a radio data system which offers the possibility to reliably transmit text messages or computer files over larger distances. For this purpose, necessary properties of the radio transmission and possible interferences as well as their practical implementation are discussed. Subsequently, the system behaviour is validated in a real environment. A special focus of the bachelor thesis lies on achieving maximum range by ensuring the reliability of the data transmission even under unfavourable reception conditions as well as optimizing the transmission bandwidth with this intention. Furthermore, an error correction is implemented which detects and automatically corrects data transmission errors. To enable the transmission of data between two computers, a modem functionality is implemented in the device which can be controlled by software with a graphical user interface on the computer. After successful implementation of the optimization procedures and the modem functionality, the reception characteristics of the device was characterized through a series of measurements. However, it turned out that the theoretically evaluated range of the radio link could not be achieved in practice. The main reason for this was the reduced sensitivity of the used radio module. By using a LoRa compatible radio module the range of the device could probably be increased significantly while the required transmission power might be reduced. This finding indicates potential further developments of the device to even realize entire communication networks with multiple devices. |
