Power Budget Calculation für Indoor-Jamming-Abdeckung: So dimensionieren Sie die Sendeleistung richtig

Wer einen Störsender für einen Raum plant, sollte nicht in Watt auf dem Gehäuse denken, sondern in dB am Empfänger des Zielgeräts. Diese Anleitung zeigt, wie ein Jamming-Link-Budget, der Pfadverlustexponent und das J/S-Verhältnis zusammen den realen Abdeckungsradius bestimmen.

Was berechnet ein Power Budget für Indoor-Jamming eigentlich?

Ein Power Budget für Indoor-Jamming sagt nichts über die Sendeleistung des Geräts aus, sondern darüber, wie viel Störleistung am Empfänger des Zielhandys wirklich ankommt. Man bilanziert also alle Gewinne und Verluste zwischen Sender und Empfänger in Dezibel: Sendeleistung, Speise- und Steckerverluste, die Antennengewinne auf beiden Seiten, den Pfadverlust im Raum und am Ende die Empfängerempfindlichkeit. Erst daraus ergibt sich, ob ein Gerät in einem bestimmten Radius überhaupt wirkt. Genau hier liegt übrigens der häufigste Denkfehler, den ich in der Praxis sehe: Zwei Gehäuse mit derselben Wattzahl können in einem Betonbau völlig unterschiedliche Ergebnisse liefern.

Die Grundgleichung lautet: Empfangene Leistung = Sendeleistung + Sendeantennengewinn + Empfangsantennengewinn − Pfadverlust − Systemverluste. Der Link Margin berechnet sich dann als empfangene Leistung minus Empfängerempfindlichkeit. Für das Jamming gibt es eine eigene Variante davon, die in der everything-RF-Analyse zu Counter-UAS-Systemen als Pj,rx = Pamp − Lfeed + Gj,tx + weitere Terme beschrieben wird – also Verstärkerleistung minus Speiseverlust plus Sendeantennengewinn des Störers, dazu kommen noch weitere Beiträge. Wenn man diese Bilanz einmal sauber aufstellt, merkt man schnell: Kabel und Stecker fressen oft mehr Leistung weg als der Unterschied zwischen 1 und 2 Watt.

Welche Gewinne und Verluste gehören in die Jamming-Link-Gleichung?

In der Jamming-Link-Gleichung steht auf der Sendeseite die Verstärkerleistung, von der man Speise- und Steckerverluste abzieht, dazu kommt der Gewinn der Störantenne in Richtung Opfer. Auf der Empfangsseite zählt dann der Gewinn der Opferantenne – und der liegt bei Handys realistisch betrachtet zwischen -2 und 0 dBi bei Chipantennen, bei PCB-Leiterbahnen sind es 0 bis 2 dBi und bei Whip- oder Stub-Antennen 2 bis 3 dBi. Externe Rundstrahler schaffen zwar 3 bis 8 dBi, aber eben nur in ihrer Hauptebene. Ein Datenblattwert von 8 dBi gilt also nicht in alle Richtungen, und genau diesen Punkt unterschätzen viele bei der Radiusberechnung.

Die Verluste werden oft unterschätzt. Bei 868 oder 915 MHz kostet RG-58 ungefähr 0,45 bis 0,55 dB pro Meter, LMR-240 liegt bei rund 0,25 dB/m und LMR-400 bei etwa 0,13 dB/m; dazu kommt jeder Stecker mit 0,1 bis 0,5 dB. Eine fünf Meter lange RG-58-Strecke mit zwei N-Steckern bringt es schnell auf rund 3 dB – das entspricht dem Faktor zwei bei der Leistung und entscheidet am Ende über den Radius. Ich rechne deshalb grundsätzlich mit gemessenen Kabeldaten statt mit Katalogwerten und halte jede Verbindung einzeln fest.

An der Tabelle sieht man ganz gut, warum ein 2-W-Verstärker mit 33 dB Gewinn und 0 dBm Eingang bei 5 GHz auf dem Papier beeindruckend aussieht, in der Praxis aber durch eine schlecht gewählte Antennenposition und drei Meter RG-58 einen guten Teil seines Vorsprungs wieder einbüßt. Breitbandige RF-Leistungsverstärkermodule decken laut ZR HiTech normalerweise hunderte MHz bis mehrere GHz ab, zum Beispiel 2 bis 18 GHz, mit 15 bis 50 dB Gewinn, Rauschzahlen unter 5 dB, PAE von 30 bis 50 Prozent, P1dB oder Psat von 10 bis 100 W je nach Anforderung, einer Gewinnflachheit von plus/minus 2 dB, IMD3 unter -30 dBc, VSWR unter 1,5:1 und Oberwellenunterdrückung über 40 dBc bei -40 bis +85 Grad Celsius. Solche Werte muss man ins Budget eintragen – die Ausgangsleistung allein reicht da nicht.

Wie verändern Indoor-Pfadverlust und Pfadverlustexponent den Radius?

Draußen reicht oft der Freiraum-Pfadverlust mit einem Exponenten von 2,0. Indoor sieht die Sache anders aus, hier arbeitet man mit dem logarithmischen Distanzmodell: Pfadverlust in dB = FSPL(d0) + 10 · n · log10(d/d0). Für n geben gängige Planungsquellen je nach Umgebung recht unterschiedliche Werte an – auf derselben Etage etwa 3,0 bis 4,0, über mehrere Etagen hinweg 4,0 bis 6,0. Im dichten Stadtgebiet liegt man bei 3,0 bis 4,0, im vorstädtischen Bereich bei 2,5 bis 3,0. Eine Betonwand schlägt zusätzlich mit 10 bis 15 dB zu Buche. Was das praktisch bedeutet, zeigt ein Blick auf den Unterschied zwischen n = 2 und n = 4: Bei gleicher Sendeleistung schrumpft die Reichweite drastisch, denn der Verlust wächst pro Verdopplung des Abstands um 6 bzw. 12 dB.

Für die konkrete Rechnung gilt: FSPL in dB = 20 log10(d) + 20 log10(f) − 147,55, wobei d in Metern und f in Hertz einzusetzen sind. Bei 868 MHz und einem Kilometer Entfernung kommen wir auf rund 91,5 dB Freiraumverlust – und da sind Indoor-Zuschläge noch gar nicht eingerechnet. Dass die höheren Exponenten durchaus realistisch sind, bestätigen Messdaten: Eine Studie in Sensors aus dem Jahr 2022 hat einen Innenkorridor bei 28 und 38 GHz untersucht, jeweils für LOS und NLOS sowie mit vertikal-vertikaler und vertikal-horizontaler Polarisation. Der größte gefundene Pfadverlustexponent lag bei 3,33, gemessen bei 38 GHz in NLOS mit vertikal-horizontaler Polarisation. Die Autorinnen und Autoren betonen, dass sich solche Messungen gut für Power-Budget-Rechnungen im Indoor-5G-Design nutzen lassen.

Ein Praxisbeispiel aus dem 5G-Link-Budget der 5G/6G Academy zeigt, in welcher Größenordnung man sich bewegt: Bei FR1 kommt man mit 46 dBm Sendeleistung, 3,0 dB Kabelverlust und 25 dBi Antennengewinn auf 68 dBm EIRP, bei FR2 mit 35 dBm, 0,5 dB Kabelverlust und 30 dBi Antennengewinn auf 64,5 dBm EIRP. Hinzu kommen UE-Rauschzahlen von 7 dB (FR1) und 10 dB (FR2), eine thermische Rauschdichte von -174 dBm/Hz, Shadow-Fading-Margen von 8,3 dB bzw. 7,2 dB, Gebäudedurchdringungsverluste von 20 dB bzw. 35 dB sowie Interferenzmargen von 4 dB bzw. 2 dB. Die Sendeleistung des UE ist dabei auf 23 dBm der Power Class 3 begrenzt. Daraus folgt MAPL = EIRP - Empfängerempfindlichkeit + Systemgewinne - Gesamtverluste, im Beispiel also 126,7 dB MAPL für rund 600 Meter Zellradius bei 3,5 GHz mit Indoor-Abdeckung und 133,3 dB MAPL für etwa 250 Meter bei 26 GHz im Außenbereich. Genau diese Struktur lässt sich eins zu eins auf die Jamming-Planung übertragen.

Welche J/S-Marge braucht der Empfänger des Opfers?

Das J/S-Verhältnis beschreibt, wie stark das Störsignal im Vergleich zum Nutzsignal am Empfänger ist – angegeben in dB. Man leitet es aus der Einweg-Entfernungsgleichung für J und der Zweiweg-Entfernungsgleichung für S her, wobei am Ende ein positiver Wert stehen soll. Dabei gibt es allerdings eine wichtige Einschränkung: Wie wirksam das Stören tatsächlich ist, lässt sich nicht einfach mathematisch aus dem J/S-Wert ableiten. Wie groß das Verhältnis sein muss, hängt vielmehr von der eingesetzten ECM-Technik und vom betroffenen Radar beziehungsweise Empfänger ab – eine feste Formel gibt es dafür nicht. Bei einem hochentwickelten Prozessor kann ein zu hohes J/S sogar das Gegenteil bewirken: Er ignoriert das Störsignal schlicht oder schaltet auf Anti-Jamming-Modi um.

Die Burn-through-Range bezeichnet den Punkt, an dem das Zielecho durch die elektronischen Gegenmaßnahmen erstmals wieder detektiert werden kann – sie liegt in der Regel etwas weiter außen als die Crossover-Range, bei der J gleich S gilt. Mehr Leistung verschiebt diesen Punkt nach hinten, das Ziel muss sich also weiter nähern, bevor es sichtbar wird. Für die Indoor-Planung bedeutet das konkret: Zuerst lege ich die erforderliche J/S-Marge am Empfänger des Opfers fest, dann addiere ich Fade- und Gebäudemargen und löse anschließend die Link-Gleichung nach der Distanz auf. Fehlt diese Marge, bleibt jede Radiusangabe eine Zahl ohne belastbare Grundlage.

Wie beeinflussen Antennengewinn, Platzierung und Reflexionen die reale Abdeckung?

Die Abdeckungsschwelle wird laut dem Power-Budget-Leitfaden berechnet, indem man die Slow-Fading-Marge und bei Innenräumen den Gebäudedurchdringungsverlust zur isotropen MS-Leistung addiert. Das ist der Punkt, an dem ein Empfänger gerade noch arbeitet. In der Jamming-Praxis kommt die Platzierung hinzu: Ein Rundstrahler an der Deckenmitte liefert ein anderes Feld als ein Gerät in der Ecke hinter einem Metallschrank. Reflexionen tragen Energie über die geplante Zone hinaus, und Wände dämpfen sie ungleichmäßig. Wer einen exakten Fünf-Meter-Radius oder einen einzelnen kleinen Raum bestellt, bekommt selten eine saubere Begrenzung, weil sich Funkenergie nicht an Grundstücksgrenzen hält.

Für die Planung bedeutet das: Antennengewinn immer in der tatsächlichen Einbaulage bewerten, nicht nur im Datenblatt. Ein Hochgewinn-Rundstrahler liefert nicht in alle Richtungen den Nenngewinn. Ich empfehle, mit konservativen Antennengewinnen zu rechnen, Kabelwege kurz zu halten und die Marge für Reflexionen und Platzierungsfehler explizit im Budget zu führen. Die Abdeckung ist dann eine Wahrscheinlichkeit über eine Fläche, kein scharfer Kreis. Wer das akzeptiert, plant ehrlicher und vermeidet Enttäuschungen beim Test im Gebäude.

Welche rechtlichen und praktischen Grenzen setzen Indoor-Jamming?

Die rechtliche Seite ist kein Nebenaspekt. Eine Quelle zur Störung von Klassenzimmern weist darauf hin, dass Bundesrecht in den USA Classroom-Jamming zu einem erheblichen Risiko macht. In Deutschland ist das Betreiben von Störsendern ohne Genehmigung nach dem Telekommunikationsgesetz grundsätzlich unzulässig; Ausnahmen bestehen nur für staatliche Stellen mit ausdrücklicher Erlaubnis. Wer beruflich über Jamming-Abdeckung nachdenkt, sollte deshalb zuerst die Rechtslage klären und die Planung auf genehmigte oder akademische Anwendungen beschränken. Eine Power-Budget-Rechnung ersetzt keine Erlaubnis.

Praktisch begrenzen zusätzlich die Basisstationsdichte und Umweltfaktoren die Wirkung. Je dichter das Netz und je stärker die Umgebungsinterferenz, desto mehr Leistung oder desto mehr Einheiten braucht ein Raum. Die Planung für Hörsäle und Prüfungsräume läuft deshalb auf eine Kombination aus Signalstärke am Handy, Platzierung mehrerer Einheiten und realistischen Margen hinaus, nicht auf eine einzelne Wattzahl. Wer diese Grenzen offen benennt, gewinnt Vertrauen und vermeidet Projekte, die technisch gut aussehen und rechtlich scheitern.

Wie sieht eine Schritt-für-Schritt-Rechnung für die Praxis aus?

Ich beginne mit dem Ziel: benötigte J/S-Marge am Opferempfänger, Zielradius und Frequenz. Dann sammle ich die Sendeleistung des Verstärkers, die Speise- und Steckerverluste, den Sendeantennengewinn in Richtung Raum und den realistischen Empfangsantennengewinn des Handys. Anschließend wähle ich den Pfadverlustexponenten passend zur Umgebung, etwa 3,0 bis 4,0 für dieselbe Etage und 4,0 bis 6,0 über mehrere Etagen, und addiere Wandzuschläge von 10 bis 15 dB pro Betonwand. Daraus ergibt sich der Pfadverlust bei der Zieldistanz, den ich gegen die verfügbare Leistung stelle.

Im letzten Schritt prüfe ich die Marge: Bleibt nach Pfadverlust, Systemverlusten und Fading-Reserve noch genug Leistung über der Empfängerempfindlichkeit plus J/S-Anforderung, ist der Radius plausibel. Wenn nicht, hilft eher eine bessere Antenne oder ein kürzeres Kabel als ein stärkerer Verstärker, weil 3 dB Kabelverlust dieselbe Wirkung haben wie eine Halbierung der Sendeleistung. Diese Reihenfolge hat sich in meiner Arbeit bewährt, weil sie die teuren Fehler früh sichtbar macht und die Dokumentation für Kunden und Prüfer nachvollziehbar hält.

Warum ist ein präziser Indoor-Jamming-Radius kaum garantierbar?

Weil Funkenergie keine Grundstücksgrenzen respektiert und Reflexionen die Interferenz an Orte tragen, die gar nicht abgedeckt werden sollten. Kunden wünschen manchmal eine Begrenzung auf fünf Meter oder einen einzelnen kleinen Raum, doch eine präzise Abdeckung ist selten erreichbar. Hinzu kommen Schwankungen durch Personenzahl, Möblierung und offene Türen. Ein sauberes Power Budget liefert deshalb eine belastbare Erwartung mit Marge, keine Garantie. Wer mit dieser Ehrlichkeit plant, dimensioniert lieber eine Einheit mehr und dokumentiert die Unsicherheit, statt einen exakten Kreis zu versprechen, der beim Abnahmetest nicht hält.

Häufig gestellte Fragen zur Jamming-Abdeckung

Wie berechnet man das Power Budget für Indoor-Jamming-Abdeckung?

Man bilanziert jeden Gewinn und Verlust in dB: Sendeleistung des Störers, Speise- und Steckerverluste, Antennengewinne von Störer und Opfer, Indoor-Pfadverlust und Empfängerempfindlichkeit. Die empfangene Störleistung muss das Zielsignal am gewünschten Radius um die geforderte J/S-Marge übertreffen. Anschließend löst man die Link-Gleichung nach der Distanz auf und prüft die verbleibende Marge.

Was ist das J/S-Verhältnis und warum ist es beim Jamming wichtig?

J/S ist das Verhältnis der Störsignalleistung zur Zielsignalleistung am Empfänger, angegeben in dB. J muss S in der Regel um einen bestimmten Betrag übertreffen, damit die Störung wirkt. Wie groß dieser Betrag sein muss, hängt von der ECM-Technik und vom betroffenen Empfänger ab, nicht von einer festen Formel. Ein zu hohes J/S kann moderne Prozessoren sogar dazu bringen, das Störsignal zu ignorieren.

Welchen Pfadverlustexponenten sollte ich für Indoor-Jamming verwenden?

Log-Distanz-Modelle nutzen etwa 3,0 bis 4,0 für dieselbe Etage und 4,0 bis 6,0 für mehrere Etagen, gegenüber 2,0 im Freiraum. Gemessene Korridorstudien bei 28 und 38 GHz berichten Pfadverlustexponenten bis 3,33 in NLOS mit vertikal-horizontaler Polarisation. Für die Planung wählt man den Exponenten passend zur Umgebung und rechnet konservativ.

Warum lässt sich eine präzise Indoor-Jamming-Abdeckung kaum garantieren?

Funkenergie hält sich nicht an Grundstücksgrenzen, und Reflexionen tragen Interferenzen an Orte, die nicht abgedeckt werden sollen. Kunden wünschen manchmal eine Begrenzung auf fünf Meter oder einen einzelnen kleinen Raum, doch eine präzise Abdeckung ist selten erreichbar. Deshalb plant man mit Margen, mehreren Einheiten und sorgfältiger Platzierung statt mit einem exakten Radius.

Welchen Pfadverlustexponenten sollte man indoors ansetzen?

Für dieselbe Etage liegen gängige Planungswerte bei 3,0 bis 4,0, über mehrere Etagen bei 4,0 bis 6,0. Betonwände kosten zusätzlich 10 bis 15 dB. Der Unterschied zwischen Exponent 2 und 4 ist erheblich, weil der Verlust pro Abstandsverdopplung von 6 auf 12 dB steigt und der nutzbare Radius dadurch drastisch schrumpft.

Welche J/S-Marge braucht der Empfänger des Opfers?

Eine feste Formel gibt es nicht, denn die erforderliche Marge hängt von der ECM-Technik und vom betroffenen Empfänger ab. Wichtig ist eine positive J/S-Marge am Opferempfänger, ergänzt um Fade- und Gebäudemargen. Ein zu hohes J/S kann bei hochentwickelten Prozessoren sogar Anti-Jamming-Modi auslösen, statt die Störung zu verstärken.