Das RTL-SDR

[Lenux]

Das RTL-SDR

Moin!

In den letzten Tagen ist ein neues SDR aufgetaucht. Dieses hört auf den Namen RTL-SDR und wird von der Osmocom Gruppe bzw. Blalint entwickelt. Es ermöglicht eine kostengünstige SDR Lösung, um am Computer schnell und einfach die gewünschte Frequenz zu hören. Es basiert auf der Realtek RTL2832U und einem Tuner-Chip.

Was kann das RTL-SDR?
Zur Zeit wird ein Frequenzbereich von 64 bis maximal 1700Mhz und eine Frequenzbreite von bis zu 3,2Mhz unterstützt. Realistisch gesehen wird mit dem Beta-Treiber aber nur eine Frequenzbreite von maximal 2Mhz erreicht. Danach ist der Stick unstabil und stürtzt oft ab.
Es werden je nach Software alle Modulationsarten unterstützt. Mit GnuRadio unter Linux werden sogar einige Betriebsarten, wie zum Beispiel GSM, ADS-B, POCSAG und TETRA unterstützt.

Welchen Stick sollte ich kaufen?
Bei jedem Stick ist das Grundgerüst, nämlich der Realtekt RTL2832U, gleich. Jedoch ist je nach Hersteller ein anderer Tuner-Chip verbaut. Der am besten unterstützte ist der E4000 der zum Beispiel im Hama Nano oder auch im bekannten FunCube Dongle verbaut ist.
Eine Alternative ist der Terratec Noxon. Das Problem bei diesem Stick liegt allerdings darin, dass es zwei Revisionen gibt. Die Erste hat den Fitipower FC0013 verbaut, der nur bis knapp über 1000Mhz unterstützt. Die zweite Revision hingegen hat den E4000 verbaut, der den vollen unterstützten Frequenzraum hat.
Obwohl diese Version seit zwei Monaten im Handel ist, hat sie noch keiner bekommen. Anscheinend sind noch sehr viele Sticks der ersten Revision im Umlauf.
Welche Sticks aktuell unterstützt werden schaut man am besten auf der Kompatibilitäts Liste nach.

Was kostet so ein SDR?
Die günstigsten Stick kosten um die 15€. Jedoch muss man diese aus dem Ausland bestellen und die langen Wartezeiten sind oft ein Problem.
In Deutschland kommen eigentlich nur die zwei oben beschriebenen Alternativen Sticks in Frage.
Wem der geringere Frequenzbereich des Terratec Noxons reicht kann den Stick für 25€ bekommen. Wer aber den vollen Bereich bis 1700Mhz nutzen will sollte auf den Hama Nano setzen. Bei ihm ist man mit 35€ dabei.

Lohnt sich der teure Hama Nano?
Meiner Meinung nach lohnt sich der etwas höhere Preis. Man bekommt einen guten Empfänger und ärgert sich nicht später, wenn man doch mal ein bisschen in die höheren Frequenzen hereinhorchen möchte. Der Empfang ist selbst mit der mitgelieferten Antenne schon sehr gut und es macht Spass durch die Bänder zu tunen.

[Lenux]

Wie verhält sich der Hama Nano im Vergleich zum FunCube Dongle?
Dazu kann ich leider recht wenig sagen, aber Maik, der den Hama Nano und den FunCube besitzt, meinte, dass der Hama Nano wesentlich empfindlicher ist. Natürlich ist auch nicht zu verachten, dass der Hama Nano eine wesentlich höhere Darstellungsbreite als der FunCube hat. Allerdings soll die Signalfestigkeit nicht so gut wie beim FunCube sein.

Welche Software kann ich einsetzen?
Grundsätzlich ist jede Software, die das ExtIO-PlugIn unterstützt. Offiziell wird HDSDR, WinRad und WRPlus unter Windows und GnuRadio unter Linux unterstützt. Ich habe jeweils HDSDR und GnuRadio ausprobiert und habe mit beiden Programmen gute Ergebnisse erzielt. Als Treiber wird unter Windows der WinUSB-Treiber und unter Linux gr-baz eingesetzt. Leider kann man unter Windows nicht den originalen und WinUSB gleichzeitig nutzen, was den Nutzer entweder auf die SDR oder DVB-T Funktion zur Zeit beschränkt. Allerdings kann man diese mit wenigen Klicks austauschen.

Was ist im Lieferumfang des Hama Nano's?
Im Lieferumfang ist alles was man benötigt um ein paar erste Versuche mit dem Stick zu machen.



Mitgeliefert wird der Stick mit vier austauschbaren Hüllen in Schwarz, Blau, Pink und Weiß. Weiterhin ist ein Adapter vom MCX des Hama Nano's auf Coax mitgeliefert. Zusätzlich erhält man eine Magix Software um DVB-T zu dekodieren. Dieses funktioniert auch gut und die Benutzeroberfläche ist übersichtlich gestaltet. Ebenfalls ist die obligatorische Bedinungsanleitung, die man allerdings nicht braucht, dabei.
Mit der mitgelieferten Antenne empfängt man erstaunlich viel. Jedoch habe ich bisher nur sehr starke Signale, wie z.B. FM Radio, Flugfunk, ADS-B, POCSAG oder ein nahes Relais empfangen.



Wie geht es weiter? Wie benutzt man den Stick?
Man kann die Frequenz über mehrere Möglichkeiten kontrollieren. Einerseits kann man natürlich die Frequenz selber einstellen. Man kann aber dies auch die Software tun lassen. Zum Beispiel kann Orbitron unter Windows oder gpredict und Linux den Doppler-Shift der Frequenz von selber heraus regeln und man muss dies nicht mehr selbst tun. Man kann auch einstellen, dass bei einem Satelliten AOS auf diese Frequenz gewechselt wird und bis zum LOS empfangen wird.
Ein weiteres nettes kleines Detail ist die Möglichkeit unter HDSDR eine Aufnahme eines größeren Bereiches zu machen. Dadurch kann man einer Frequenz zuhören und eine Aufnahme machen, wenn man das Signal später analysieren möchte.

[Lenux]

Wie installier ich die notwendige Software?
Zuerst lädt man sich von der USRP Seite (Universal Software Radio Peripheral) den aktuellen Treiber herunter. Die librtl2832++ ist nicht verpflichtent, aber empfehlenswert. Mit ihr werden einige Bug's im Treiber behoben und im Falle des E4000 Tuners eine neue verbesserte Version eingeführt.

Am besten legt man sich nun einen Ordner an, in den man alle benötigten Daten hineinkopiert. Danach extrahiert man die herunergeladene Datei in diesen Ordner und führ diese, im Falle man arbeitet und Windows Vista oder 7, mit Administrator Rechten aus. Dann startet die Installier-Routine und man wird durch ein einfaches Menü geführt.

Bei der Option "Choose Components" wird nun ausgewählt, welche Dateien installiert werden sollen. Es ist notwendig hier die Option libusb und ExtIO_USRP+FCD+RTL2832+BorIP auszuwählen um das minimale Grundgerüst für die SDR Funktion des Hama Nano's zu gewährleisten. Unter "Download an SDR receiver application" ist es möglich automatisch HDSDR oder WinRad herunterzuladen. Ich empfehle für den Anfang HDSDR zu nutzen, da hierfür die meiste Unterstütztung existiert und es direkt mit Orbitron zur automatischen Frequenzkontrolle arbeiten kann.



Im nächsten Fenster wird nun der Speicherort angegeben. Am besten man nutzt dafür den bereits angelegten Ordner um später alles wiederzufinden.



Durch einen Klick auf "Next" installiert man die Grundfunktionen und wird daraufhin mit der Einrichtung von Zadig konfrontiert. Da normalerweise der Realtek RTL2832U nicht als Standard-Gerät erkannt wird, aktiviert man unter "Options" --> "List all Devices". Dann sollte der Stick unter dem Namen "RTL2832U" aufgelistet sein. Nun wählt man unter der Option "Driver" unter "Target" mit den kleinen Pfeilen an der rechten Seite die Option "WinUSB (<Versionsnummer>)" aus und klickt auf "Install Driver". Danach sollte der Treiber ordnungsgemäß installiert worden sein.



Wenn dies abgeschlossen ist kann man die Installation mit einem Klick auf "Next" abschließen. Am Schluss wird man noch danach gefragt, ob man BorIP starten möchte, aber dies muss nicht aktiviert werden.

Die Installation ist damit abgeschlossen!

[Lenux]

Wie installiere ich HDSDR?
Ob man HDSDR direkt bei der Installation oder später nach installiert ist egal. Ich gehe hier aber davon aus, dass die während der Installation getan wird.
Zuerst wird die aktuelle Version von HDSDR heruntergeladen. Danach wählt man einen Installationspfad aus. Am besten ihr nutzt den Ordner, den ihr bereits für den Treiber erstellt habt. Durch einen Klick auf "Next" werden nun die Programmdateien in den angegebenen Ordner kopiert. Nun kann noch entschieden werden, ob HDSDR jetzt schon gestartet werden soll. Da dies zu diesem Zeitpunkt noch nicht nötig ist muss dies nicht geschehen.

Wie nutze ich nun das RTL-SDR in HDSDR?
Durch die Installation sind einige Dateien in den zuvor angelegten Ordner kopiert wurden. Diese werden nun alle in den Ordner von HDSDR kopiert.



Das ExtIO-PlugIn wurde damit installiert und man kann dies nun in HDSDR nutzen. Die Installation des PlugIn's funktioniert analog zu anderen Programmen genauso.

Nun muss HDSDR gestartet werden. Man wird nun mit der Oberfläche von HDSDR begrüßt. Der Fehler "Failed to create device: RTL" kann an dieser Stelle ignoriert werden.



Als nächstes muss ExtIO eingestellt werden. Dazu klickt man auf das ExtIO Symbol und erhält dieses Fenster



Hier können verschiedene Optionen eingestellt werden. An dieser Stelle sollen nur die wichtigsten aufgezeigt werden.
Unter "Device Hint" wird angegeben, welchen Chip und Tuner im Stick verbaut ist. Für den Hama Nano ist die Option "RTL tuner=e4k" einzugeben. Die "Samplerate" kann theoretisch auf bis zu 3.200Msps gesetzt werden. In der Realität hat sich allerdings herausgestellt, dass Werte zwischen 1.600 und 2.000Msps noch gut funktionieren. Bei höheren Werten wird der Stick unstabil und stürtzt ab. Das "Gain" kann auf 20.000 gesetzt werden. Dieser Wert muss je nach Signal etwas verändert werden.
Diese Werte sind ungefähre Werte, die recht schnell zum Erfolg führen. Es muss für jeden Stick noch einmal individuell abgestimmt werden!

Um nun die Frequenzen mit einer möglichst hohen Qualität zu empfangen muss unter "Samplingrate" auf der linken Seite die Option "96000" ausgewählt werden. Man hört nun ein ein sehr viel klareres Rauschen und gegebenenfalls ein Signal.

[Lenux]

Was ist der BorIP Server?
Der BorIP Server wird zur Kommunikation zwischen USRP und einem Computer aus dem Netzwerk genutzt. Für das RTL-SDR ist dies insofern interessant, wenn man einen Stick von mehreren Computern aus dem Netzwerk steuern möchte oder einen Computer nur für den Stick einrichtet und diesen von der "Ferne" aus steuern möchte.
Für den Einsatz am lokalen Computer ist dies allerdings nicht von Nöten und BorIP muss zu diesem Zweck auf nicht gestartet werden.

Was wird zur automatischen Frequenzkontrolle unter HDSDR benötigt?
Die automatische Frequenzkontrolle geschieht über das sogenannte DDE-Protokoll. Dies ermöglicht den Datenaustausch zwischen zwei Programmen.
Wie oben bereits erwähnt lässt sich die unter HDSDR mit dem Programm Orbitron realisieren. Es ist möglich dies mit anderen Programmen, wie zum Beispiel WXtrack oder SatPC32 zu tun, aber mit Orbitron ist dies am einfachsten und komfortabelsten.

Zuerst lädt man sich von der offiziellen Downloadseite von Orbitron das Programm "Orbitron" selbst und "My DDE Client <Versionsnummer>" herunter.
Nach dem starten der Installation kann nun die Sprache des Programms ausgewählt werden. Danach wird man durch eine übersichtliche Installations-Routine geführt. Der Speicherort muss diesmal nicht mit dem bereits angelegtem Ordner übereinstimmen. Es kann wie gewohnt unter dem Ordner "Programme" installiert werden. Wenn die Installation abgeschlossen ist kann Orbitron entweder direkt oder später gestartet werden.
Falls man unter Windows Vista oder 7 arbeitet muss das Programm unbedingt mit Administratorrechten gestartet werden, da sonst die vorgenommenen Einstellungen oder gespeicherten TLE Dateien beim nächsten Mal nicht geladen werden. Am besten man setzt diese Option dauerhaft durch einen Rechtsklick auf das Orbitron-Symbol. Danach wählt man den Menüpunkt "Eigenschaften" aus und setzt im Menüreiter "Kompatibilität" den Haken vor "Programm als Administrator ausführen".



Das ebenfalls heruntergeladene Programm "My DDE Client" muss nun in einen Ordner entpackt werden. Hierbei empfiehlt es sich einen neuen Ordner im bereits erstellten Hauptordner des ExtIO-PlugIn's zu erstellen. Dieses Programm benötigt keine Installation und ist direkt ausführbar. Allerdings empfiehlt es sich unter Windows Vista und 7 den Kompatibilitäts-Modus und die Option "Als Administrator zu starten" zu aktivieren. Ansonsten kann es zu Kompatibilitäts Problemen kommen.

[Lenux]

Wie verbinde ich Orbitron mit HDSDR?
Nachdem die benötigten Programme installiert wurden, sollte als erstes Orbitron gestartet werden. Falls dies zum ersten Mal geschieht werden nun die TLE-Dateien aktualisiert. Ebenfalls sollte man seinen Standort im Menüreiter "Standort" anpassen. Nun klickt man im Menüreiter "Rotor/Funkgerät" und wird nun mit den Einstellungen zur automatischen Frequenzkontrolle konfrontiert. Je nach ausgewählten Satellit ändern sich die Uplink- und Downlinkfrequenzen automatisch.
Da hier der MyDDE-Client benutzt werden soll muss im Menüpunkt "Treiber" dieser angegeben werden.



Durch einen Klick auf das Symbol rechts neben dem Menüpunkt wird nun das Programm "My DDE" gestartet. Falls dies zum ersten Mal geschieht fragt Orbitron nach, ob My DDE schon installiert ist. Die kann mit "Ja" bestätigt werden und man muss nun den Pfad zum My DDE Programm angeben.



Danach wird das Programm direkt gestartet und man kann mit der Einrichtung von HDSDR fortfahren.

[Lenux]

Wie kann ich das DDE Plug-In in HDSDR nutzen?
Im Menü "Options" auf der linken Seite lässt sich unter dem Menüpunkt "DDE Client" die Verbindung zu Orbitron herstellen.



Hier muss unter "DDE format" der Punkt "Orbitron" und unter "Sync Type" der Punkt "Tune" ausgewählt werden. Je nach dem, ob man nur die LO Frequenz oder die gerade zu hören Frequenz von Orbitron verändert haben möchte muss unter "Sync Type" ein anderer Punkt ausgewählt werden.

Wenn unter Orbitron der "My DDE"-Client im Menü "Rotor/Funkgerät" aktiviert wurde kann man nun auf den Knopf "Manual connect" klicken. Danach sollte unten die Meldung "Status: connection ok " stehen.



Falls dies nicht der Fall ist muss My DDE und HDSDR unbedingt mit Administratorrechten gestartet werden. Falls nicht auf "Manual connect" geklickt wird, wird bei dem Wechsel auf einen anderen Satelliten die neue Frequenz nicht übernommen und es findet auch keine automatische Frequenzkontrolle statt.

Die Einrichtung der automatischen Frequenzkontrolle ist nun abgeschlossen.

[Lenux]

Wo finde ich weitere Informationen?
Einerseits findet man auf der Projektseite einige Informationen:

http://sdr.osmocom.org/trac/wiki/rtl-sdr

Dort wird eine aktive Diskussion über die verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten geführt. Man findet auch dort schnelle Hilfe.

Ebenfalls findet man über die diversen Bestandteile des RTL2832U-Treibers im Spench Wiki.

• USRP Interfaces - Unteranderem mit einer...ur Installation
  
• Zadig
  
• USRP
  
• RTL2832U
  

Im Elektronik-Labor findet man noch zusätzliche Informationen zu dem Terratex Noxon.

Im Mikrocontroller.net Forum gibt es einen ausführlichen Artikel zu dem RTL-SDR Thema.

Der CCC-Mannheim hat eine kleine Anleitung für den RTL-SDR unter Linux zusammengetragen.

Bei Reddit.com gibt es ebenfalls eine sehr aktive Diskussion über dieses Thema.

Im QRP Forum entsteht auch eine sehr gute Diskussion mit vielen Links.

Die Google Group ist auch sehr aktiv.

Hackaday hat einen kurzen Überblick über das Thema zusammengestellt.

Außerdem gibt es einen RTL-SDR IRC-Channel. Da dies ein internationaler Channel ist wird hier Englisch gesprochen.

Im Geheime-Welten Forum gibt es ebenfalls eine Diskussion zum Thema SDR. Hier sind mehrere Threads zu diesem Thema vorhanden.

[Goofy78]

Lenux hat einen Tread erstellt Diskussion über das RTL-SDR, dort können Beiträge zu dem Thema erstellt werden.