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artifact.3/README.md

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+# Dokumentation des UKW-Spektrum-Scans in urbaner Umgebung (Passau)
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+## Purpose
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+Erfassung und Charakterisierung von UKW-Signalen im Frequenzbereich 87,5–108 MHz mittels Software Defined Radio (SDR) in urbaner Umgebung.
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+**Problemstellung:** In urbanen Räumen überlagern sich viele Reflexions- und Störquellen. Ziel ist die messtechnische Erfassung und Differenzierung von Rausch- und Signalanteilen im UKW-Band.
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+**Ziele:**
+- Ermittlung urbaner Rauschcharakteristik und Signalverteilung im UKW-Band.
+- Vergleich städtischer und offener Messpunkte zur Identifikation multipler Reflexionsquellen.
+- Validierung des Geräterausschlags und Noise Floor unter realen Außenbedingungen.
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+## Kontext & Hintergrund
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+CSV-Datei mit UKW-Messwerten (Signalstärke, Noise Floor, GPS, Zeit, Temperatur, Luftfeuchte).
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+**Gruppierung:**
+- Standorte (z. B. Medienzentrum, Donauufer)
+- Frequenzbänder (87,5–108 MHz)
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+**Trace-Metadaten / zusätzliche Tags:**
+- GPS-Koordinaten zur Georeferenzierung
+- Zeitmarken zur Synchronisierung der Scanzyklen
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+**Domänenkontext:**
+- Urbanes HF-Spektrum
+- SDR-basierte Frequenzanalyse
+- Signalreflexion an metallischen und wasserführenden Oberflächen
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+**Outlier-Definition:**
+- Methode: Signalabweichung außerhalb ±5 dB des medianen Noise Floor
+- Beschreibung: Signale oberhalb der Toleranz gelten als potenzielle HF-Reflexionen oder Senderpeaks.
+- Metrik: signal_dB
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+**Motivation:**
+- Messung elektromagnetischer Aktivität nächtlicher Stadtumgebung
+- Beobachtung möglicher Multipath-Effekte
+- Vergleich von Messergebnissen an unterschiedlichen Standorten
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+## Methode / Spezifikation
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+**Übersicht:**
+- SDR-Hardware: RTL-SDR v3, Bias‑T aktiviert.
+- Antennenkonfiguration: Horizontaler Dipol (1,2 m).
+- Softwarestack: GQRX zur Empfangssteuerung, Python für logbasierte Spektrumsauswertung.
+- Messintervall: 87,5–108 MHz in 200 kHz-Schritten.
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+**Algorithmen / Verfahren:**
+- Automatischer Frequenzscan mit Protokollierung jeder Kanalstufe.
+- Berechnung des Noise Floors und Signaldifferenz.
+- Plotten gemittelter Signalstärken pro Frequenz (mittels pandas/matplotlib).
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+## Input / Output
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+### Input-Anforderungen
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+**Hardware:**
+- RTL‑SDR v3 Empfänger
+- Laptop (Linux/Windows/macOS)
+- Bias‑T Versorgung
+- GPS-Modul
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+**Software:**
+- GQRX
+- Python (pandas, matplotlib)
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+**Konfiguration:**
+- Frequenzbereich: 87,5–108 MHz
+- Bandbreite pro Scan: 200 kHz
+- Gain manuell eingestellt (empfohlen: moderate AGC-Abschaltung)
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+### Erwartete Rohdaten
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+**Felder pro Run:**
+- timestamp
+- latitude
+- longitude
+- frequency_MHz
+- signal_dB
+- noise_dB
+- temperature_C
+- humidity_percent
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+**Formatbeispiele:**
+- 2024-03-14T22:59:16Z,48.570,N13.460,87.5,-92,-102,0.9,82
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+**Trace-Daten:**
+- Format: CSV
+- Hinweis: Daten pro Frequenzschritt mit zugehöriger GPS-Position.
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+### Analyse-Ausgaben
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+**Pro Gruppe / pro Governor:**
+- Mittelwert Signal_dB je Frequenz
+- Standardabweichung des Noise Floors
+- Signalpeaks oberhalb +10 dB über Grund
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+**Vergleichsausgaben:**
+- Medienzentrum Passau vs Donaubrücke
+  - Δ: ≈ 3–5 dB
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+## Workflow / Nutzung
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+**Analyse-Workflow:**
+- Bereitstellen der SDR-Hardware und Antenne.
+- Durchführen des Scans in 200 kHz-Schritten per Skript.
+- Loggen der Daten in CSV.
+- Nachbearbeitung: Plotten und Vergleich der Messpunkte.
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+### Trace-Template-Anforderungen
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+**Ziel:** Erfassung von Frequenz, Signal, Noise und GPS zur räumlichen Interpretation.
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+**Erforderliche Tags & Metadaten:**
+- timestamp
+- frequency_MHz
+- signal_dB
+- noise_dB
+- lat
+- lon
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+**trace-cmd-Setup:**
+- Verwende GQRX-Logfunktion oder Python-Skript mit rtl_power.
+- Definiere Scanbandbreite und Schrittweite konsistent.
+- Füge GNSS-Zeitstempel zur Synchronisierung hinzu.
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+**Run-Design für Contributors:**
+- Messungen an verschiedenen urbanen Positionen.
+- Wiederholungen zur Erfassung tageszeitabhängiger Variationen.
+- Einhaltung rechtlicher HF-Empfangsbeschränkungen.
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+## Interpretation & erwartete Ergebnisse
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+**Kernbefunde:**
+- Urbaner Noise Floor stabil bei ca. –100 dB ±2 dB.
+- Dominante Signalpeaks bei 93,2 MHz, 99,4 MHz, 104,8 MHz.
+- Flächennahe Wasseroberflächen (Donau) erhöhen Signalstärke um 3–5 dB.
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+**Implikationen für Experimente:**
+- Reflexionsumgebungen können als zusätzliche Senderverstärkung wirken.
+- Vertikale Antennenpolarisation könnte Differenzen reduzieren.
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+**Planungsziel:**
+- Ziel: Verständnis städtischer Signalüberlagerungen.
+- Vorgehen:
+  - Vergleichende Messung zwischen reflektierenden und offenen Flächen.
+  - Statistische Auswertung der Signal-Stärke-Profile.
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+## Limitationen & Fallstricke
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+**Datenbezogene Limitationen:**
+- Begrenzte Frequenzauflösung durch feste 200 kHz-Schrittweite.
+- Kein Spektralmittel über längere Integrationszeiten.
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+**Kausalität & Generalisierbarkeit:**
+- Daten gelten nur für getestete Lokalität und Zeitfenster.
+- Keine kausale Zuordnung zu spezifischen Senderquellen.
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+**Praktische Fallstricke:**
+- Interferenzen durch Metallkonstruktionen (Geländer).
+- Feuchtigkeitseinwirkung auf Kabel und Antennenkontakte.
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+## Nächste Schritte & Erweiterungen
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+**Geplante Experimente:**
+- Wiederholung bei Morgennebel und DAB-Band III.
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+**Analyseziele:**
+- Vergleich UKW vs. DAB-Spektren für Reflexionsanalyse.
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+**Regression & Modellierung:**
+- Modellierung von Signalabfall und Multipath-Verstärkung über Entfernung.
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+**Community-Beiträge:**
+- Bereitstellung anonymer Frequenz-Spektren zur gemeinsamen Auswertung.
+- Dokumentierter Aufbau für Replizierbarkeit durch andere SDR-Nutzer.