Warum ein und derselbe Störsender unterschiedliche Reichweiten für GPS, Wlan und Mobilfunksignale haben kann

Wenn Nutzer feststellen, dass ein einzelner Funkstörsender GPS über ein ganzes Zimmer hinweg blockieren kann, aber nur wenig Wlan beeinträchtigt, oder umgekehrt, liegt das nicht an Magie. Es ist das Ergebnis von Funkphysik, Empfängerdesign und praktischer Technik, die zusammenwirken. In diesem Artikel erläutern wir die Hauptursachen für dieses Phänomen, verdeutlichen sie mit konkreten Beispielen und schließen mit wichtigen technischen sowie rechtlichen Überlegungen ab. Dies ist eine lehrreiche Übersicht — kein Leitfaden zum Bau oder zur Nutzung von Störsendern.

1. Signaltechnologie und Empfindlichkeit des Empfängers

• GPS: Die Signale des Global Navigation Satellite Systems (GNSS) erreichen die Erde mit extrem niedriger Leistung, nachdem sie tausende Kilometer durch den Weltraum gereist sind. GPS-Empfänger arbeiten daher mit hoher Empfindlichkeit und nutzen Spread-Spectrum-Korrelation, um schwache Signale zu extrahieren. Da die empfangene Leistung sehr gering ist, kann bereits ein schwacher, nahegelegener Störsender die Rauschschwelle so weit anheben, dass der Empfänger überlastet wird. Das Resultat: GPS kann mit moderater Störleistung auf relativ kurzen Entfernungen blockiert werden.
• Wlan: Modernes Wlan (2.4 GHz / 5 GHz / 6 GHz) verwendet eine hochmodulare OFDM-Modulation mit starkem Datendurchsatz und relativ leistungsstarken Sendern. Die Access Points senden viel stärkere Signale aus, als GPS-Satelliten zur Erde liefern. Wlan-Verbindungen können Störungen durch eine Verringerung der Datenrate teilweise tolerieren, sodass eine höhere Störleistung am Empfänger oder eine gezielte Zeitsteuerung erforderlich ist, um die Verbindung zu stören.
• Mobilfunk: Mobilfunknetze (700 MHz–2600 MHz und darüber hinaus) variieren stark. Niedrigere Frequenzen breiten sich weiter aus und dringen besser durch Wände. Zudem nutzen Netzwerke Leistungskontrollen und Fehlerkorrekturen, die sie widerstandsfähiger machen — jedoch sind Handys relativ schwache Empfänger. Die Auswirkungen eines Störsender hängen von der Frequenzbandbreite, der Netzwerkdichte (städtisch vs. ländlich) und davon ab, ob der Störer das Handset oder die nahegelegene Basisstation überlastet.

Zusammenfassung: Die Empfindlichkeit des Empfängers, die Art der Modulation und die Signalrobustheit bestimmen, wie leicht ein System gestört werden kann.

2. Frequenz- und Ausbreitungsunterschiede

• Niedrigfrequenzen (700–900 MHz) breiten sich weiter aus und dringen besser durch Wände als höhere Frequenzen (2.4–5 GHz). Bei gleicher Sendeleistung erreicht die niederfrequente Störung daher in der Regel eine größere Reichweite.
• Antenne und Verstärkung: Eine feste Antenne verhält sich je nach Frequenz unterschiedlich. Eine gerichtete Antenne mit hoher Verstärkung fokussiert die Energie und verlängert die effektive Reichweite in ihrer Strahlrichtung.
• Umweltverluste: In Innenräumen absorbieren Wände, Möbel und sogar Menschen Signale und streuen diese. Draußen wiederum können offene Flächen und Reflexionen die Reichweite je nach Geometrie entweder verlängern oder verkürzen.
• Beispiel: Ein Störsender, der bei 800 MHz sendet, wird in der Regel Mobilgeräte über eine größere Fläche stören als derselbe Störsender bei 2.4 GHz für Wlan — unter gleichen Bedingungen.

3. Bandbreite und spektrale Ausbreitung: Schmalband- vs. Breitband-Signale

Die Systeme unterscheiden sich darin, wie viel Spektrum sie beanspruchen — und das beeinflusst, wie leicht sie gestört werden können.

• Schmalband-Systeme: Ein schmaler Kanal kann mit relativ wenig Gesamtleistung effektiv gestört werden, wenn die Störung genau auf den Kanal abgestimmt ist.
• Breitband- oder Spread-Spectrum-Systeme: GPS nutzt das Direct-Sequence Spread Spectrum, was bedeutet, dass die Störung über einen breiten Frequenzbereich hinweg wirken muss, um das Signal zu maskieren — oder eine komplexe Rauschformung notwendig ist, um die Korrelation zu stören. Wlan-Kanäle sind relativ breit, sodass ihre Störung die gesamte Kanalbandbreite anheben muss.
• Praktische Auswirkungen: Dieselbe abgestrahlte Leistung kann eine Schmalbandverbindung über große Entfernungen vollständig blockieren, aber ein Breitbandsystem nur teilweise unter denselben Bedingungen stören.

4. Antennenmuster und Direktivität

Zwei Sender mit identischer Leistung können sich aufgrund ihrer Antennen stark unterscheiden.

• Omnidirektionale Antennen verteilen die Energie gleichmäßig in alle Richtungen, was die Reichweite pro Richtung verringert.
• Richtantennen fokussieren die Energie und erhöhen die effektive abgestrahlte Leistung entlang eines Strahls.

Auch die Empfängerantennen spielen eine Rolle — größere, hochverstärkende Antennen sind widerstandsfähiger gegen Störungen als kleine, integrierte Antennen.

Beispiel: Ein gerichteter Störsender, der auf die „Himmelansicht“ eines GPS-Empfängers ausgerichtet ist, kann wesentlich effektiver sein als ein omnidirektionaler Störsender mit gleicher Ausgangsleistung.

5. Regulierungsgrenzen und praktische Gerätegestaltung

Das Verhalten von Störsendern wird durch gesetzliche Vorschriften und technische Entscheidungen geprägt.

• Duty Cycle: Ständige vs. gepulste Übertragungen erzeugen sehr unterschiedliche Störmuster.
• Empfängerschutz: Gut gestaltete Systeme beinhalten Filter, automatische Verstärkungsregelung (AGC) und Abschirmung, um die Empfindlichkeit zu verringern.

Konkrete Beispiele (nur zur Veranschaulichung):

Ein tragbarer Signalblocker, der weniger als 1 W bei GPS L1 (1575 GHz) abgibt, kann nahegelegene Empfänger innerhalb von wenigen Metern bis zu einigen Dutzend Metern unbrauchbar machen, da Satellitensignale auf Bodenniveau etwa −120 dBm erreichen.

Der gleiche Störsender bei Wlan 2.4 GHz könnte nur Geräte innerhalb weniger Meter stören, da Wlan-Sender stärker sind und mehr Störungen tolerieren.

Bei 800 MHz, aufgrund der besseren Ausbreitung, könnte der Störsender Mobilgeräte über eine größere Fläche hinweg beeinflussen — jedoch maskieren dichte Netzwerke und Leistungskontrollen lokale Störungen oft.

Hinweis: Diese Zahlen sind als Beispiele zu verstehen. Die tatsächlichen Ergebnisse hängen von der Sendeleistung, der Antennenverstärkung, der Empfängersensibilität und der Umgebung ab.

Warum diese Unterschiede wichtig sind

• Sicherheit und Compliance: Das Stören eines Signals kann oft auf andere Systeme übergreifen — beispielsweise kann das Blockieren von GPS in Innenräumen die öffentliche Navigation in der Umgebung beeinträchtigen.
• Netzwerkdesign: Ingenieure mildern Störungen durch Redundanz, gerichtete Antennen, Filterung und sorgfältige Frequenzplanung.

Zusammenfassung

Das scheinbare Paradoxon — dass derselbe Störsender GPS, Wlan und Mobilfunksignale auf unterschiedlichen Entfernungen beeinflusst — wird durch Unterschiede in der Signalstärke, Frequenz, Ausbreitung, Antennenmuster und Empfängerrobustheit erklärt. GPS ist von Natur aus empfindlich, da es auf extrem schwache Satellitensignale angewiesen ist, während Wi-Fi und Mobilfunknetze widerstandsfähiger sind, dank stärkerer Sender und adaptiver Protokolle.