Raffinierte Technik: Künftig könnten Plakate, Straßenschilder oder unsere T-Shirts über unser Smartphone mit uns sprechen oder uns Musik vorspielen – und das, ohne dass sie eigene Radiowellen erzeugen. Stattdessen nutzen sie die Radiosignale, die ohnehin reichlich in der Stadtumgebung vorhanden sind und ergänzen diese auf einer ungenutzten Nebenfrequenz mit ihren Informationen.
Wir können es selbst nicht hören, doch die Luft um uns ist voll von Sprache und Gesang. Aber erst geeignete Empfänger können die allgegenwärtigen Radiowellen der lokalen Sendestationen für unsere Ohren entschlüsseln, indem sie die hochfrequenten Megahertz-Signale in hörbare Frequenzen um 200 bis 2.000 Hertz umwandeln.
„Smarte“ Objekte in der Stadtumgebung
Ein Ingenieursteam der University of Washington kam nun auf die Idee, die bestehenden Signale als Vehikel für neue Informationen zu nutzen. „Was wir vorhaben ist, smarte Städte und Textilien zu ermöglichen, bei denen ganz alltägliche Gegenstände – egal ob Plakate oder Straßenschilder oder sogar das Shirt, das Sie tragen, – zu Ihnen „sprechen“ können, indem Informationen an Ihr Auto oder Smartphone gesendet werden,“ umreißt Studienleiter Shyam Gollakota die Idee.
Der Clou daran: Im Gegensatz zu aktiv funkenden Radiosendern benötigt das neue System kaum Energie. Denn es erzeugt keine eigenen Radiowellen, sondern „klinkt“ sich einfach in die Signale ein, die ohnehin reichlich in der Stadt vorhanden sind.
„Huckepack“ auf normalen Radiosignalen
Dies gelingt durch „Rückstreuung“ der allgegenwertigen FM-Rundfunksignale. Die Signale werden reflektiert und mit den zusätzlichen Informationen, zum Beispiel Hinweisen zur Verkehrslage oder Werbebotschaften, ergänzt. Dafür nutzt das System ein ungenutztes Frequenzband der Radiowellen – und reist sozusagen einfach „Huckepack“ mit.
„Aufgrund der einzigartigen Struktur von FM-Radiosignalen, erzeugt die Verbindung des ursprünglichen Signals mit dem rückgestreuten Signal eine additive Frequenzänderung,“ erklärt Mitentwickler Vamsi Talla. „Diese Frequenzänderungen können von normalen FM-Empfängern, wie denen in Autos und Smartphones, dekodiert und in Töne umgewandelt werden.“
Singende Plakate und sprechende Sportkleidung
Dass die neue Technik funktioniert, haben die Ingenieure in Testvorführungen bereits mehrfach bewiesen. So demonstrierten sie die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten mit einem „singenden Plakat“ der Band Simply Three, das an einer Bushaltestelle Musikausschnitte über die geenterten Radiosignale an Smartphones in einem Radius von 3,5 Metern sendete. Autos empfingen die Musik sogar noch in 18 Metern Entfernung.
Auch in einem, mit leitfähigen Fasern ausgestatteten, Baumwollshirt fand die Technik bereits Anwendung. Im ersten Test wurde eine Übertragungsrate von 3,2 Kilobits pro Sekunde erzielt. In Zukunft könnten auf diese Weise beispielsweise Sensoren in Funktionskleidung von Sportlern Vitaldaten über die reflektierten Radiofrequenzen ans Smartphone übermitteln.
Störungsfrei und energieeffizient
„Vorhandene FM-Radiofrequenzen werden nicht von unserem System gestört,“ betont Co-Autor Joshua Smith. „Wir senden unsere Nachrichten auf benachbarten Frequenzbändern, die niemand sonst nutzt – so können wir auf Ihre Lieblings-Radio-Sender aufspringen, ohne die ursprüngliche Übertragung zu beeinträchtigen.“
Zudem benötige man für die neue Technik kaum Energie: Der Bedarf des kompletten Rückstreusystems liege bei gerade einmal elf Mikrowatt – gering genug, um mehrere Jahre mit einer kleinen Knopfzelle oder Solarzelle versorgt zu werden. Mit dem geringen Energiebedarf würde sich die neue Technik ideal für die dauerhafte Datenübertragung von Informations- und Werbetafeln eignen.
(University of Washington, 06.03.2017 – CLU)
