FT2 ist ein neuer Amateurfunk-Digitalmodus – sollten wir stattdessen FT16 entwickeln?

Die jüngste Einführung von FT2 markiert einen weiteren Schritt hin zu kürzeren Übertragungszyklen, geringerer Latenz und höherem QSO-Durchsatz in der digitalen Schwachsignal-Kommunikation. FT2 optimiert konsequent auf Geschwindigkeit und zeitliche Effizienz. Daraus ergibt sich eine strategische Gegenfrage: Statt immer schnellere Austauschzyklen zu entwickeln, wäre es technisch sinnvoll, den entgegengesetzten Weg zu gehen – hin zu längeren Sendeperioden und höherer Empfindlichkeit? Anders formuliert: Gibt es einen belastbaren technischen und betrieblichen Grund für die Entwicklung eines hypothetischen „FT16“-Modus mit verlängerter Integrationszeit und niedrigeren SNR-Schwellen?

Dieser Artikel analysiert die Fragestellung aus Sicht der Signalverarbeitung, Informationstheorie, HF-Ausbreitung, spektralen Effizienz, Hardwareanforderungen und Community-Adoption.

Physikalische Grundlagen: Processing Gain und Shannon-Grenzen

Das Grundprinzip hinter FT16 basiert auf einem einfachen Zusammenhang: Längere kohärente Integration erhöht den Processing Gain.

Bei additivem weißem gaußschem Rauschen (AWGN) führt eine Verdopplung der Integrationszeit theoretisch zu einer Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) um etwa +3 dB. Grundlage ist die Energiekumulation über die Zeit:

SNR ∝ Signalenergie / Rauschenergie

Da die Signalenergie linear mit der Zeit zunimmt, während das Rauschen statistisch integriert wird, verbessert eine längere Symboldauer die Dekodierbarkeit – vorausgesetzt, der Kanal bleibt kohärent.

Gleichzeitig setzt die Shannon-Kapazitätsgrenze eine harte physikalische Schranke:

C = B · log2(1 + SNR)

Wird das SNR stark negativ, sind exponentiell längere Integrationszeiten oder deutlich stärkere Fehlerkorrekturverfahren erforderlich. Jenseits von 6–8 dB zusätzlichem Gewinn wird der Aufwand schnell ineffizient, sofern die Bandbreite nicht drastisch reduziert wird.

Genau aus diesem Grund erreicht WSPR extreme Empfindlichkeit: sehr lange Integrationszeit (~110 s) kombiniert mit extrem schmaler Bandbreite (~6 Hz).

Ein FT16-Modus mit etwa 50 Hz Bandbreite kann daher nicht unbegrenzt durch Zeitverlängerung allein in WSPR-Regionen vordringen.

Kanalkohärenz im Kurzwellenbereich

Die HF-Ausbreitung ist kein statischer Kanal. Es handelt sich um ein zeitvariantes, frequenzselektives Mehrwegeumfeld.

Typische Einschränkungen:

• Fading-Zeitkonstanten (QSB): meist 5–20 Sekunden

• Selektives Fading auch in schmalen Frequenzbereichen

• Doppler-Verschiebungen bei dynamischen ionosphärischen Bedingungen

• Rasche Pegeländerungen in Greyline-Phasen

Ist die Kohärenzzeit kürzer als die Sendedauer, verliert die kohärente Integration an Effizienz.

Beispiel:

• 15 s Integration → meist innerhalb des Fading-Fensters

• 60 s Integration → mehrere Fading-Zyklen möglich

In der Praxis bedeutet dies, dass ein theoretischer +6 dB Gewinn bei 60 Sekunden Integrationszeit realistisch eher bei +3–4 dB liegen kann.

Die Leistungssteigerung von FT16 wird daher primär durch Ausbreitungsphysik begrenzt – nicht durch algorithmische Defizite.

Codierung: stärkere FEC versus längere Frames

Empfindlichkeitssteigerungen können erzielt werden durch:

• Längere Integration

• Geringere Symbolrate

• Stärkere Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC)

• Schmalere Bandbreite

• Hybride Kombinationen

Eine stärkere FEC, etwa mit niedrigerer Code-Rate (z. B. 1/3 statt ~1/2), erhöht die Redundanz, reduziert aber den Netto-Informationsdurchsatz. Die Nachrichtenlänge muss dennoch begrenzt bleiben, um praxisnahe QSO-Zeiten zu ermöglichen.

Das strukturierte Nachrichtenformat von FT8 ist auf minimale Overhead-Kosten optimiert. Eine zusätzliche Redundanz würde die Robustheit erhöhen, jedoch auf Kosten der spektralen Effizienz.

Ein FT16-Modus würde vermutlich erfordern:

• Niedrigere Code-Rate

• Tiefere Interleaving-Strukturen zur Fading-Kompensation

• Verbesserte Zeit-Frequenz-Synchronisationstoleranz

Jede Maßnahme erhöht die Empfindlichkeit, steigert jedoch auch die Dekodierkomplexität und CPU-Anforderungen.

Hardware- und Stabilitätsanforderungen

Längere Übertragungen stellen höhere Anforderungen an:

• Frequenzstabilität (mindestens TCXO)

• Zeit-Synchronisation (Subsekunden-Genauigkeit via NTP)

• Phasenrauschen des Empfängers

• Dynamikbereich von SDR-Systemen

Viele heutige FT8-Stationen arbeiten mit Consumer-Oszillatoren und moderatem Drift. FT16 könnte faktisch die Hardware-Anforderungen anheben.

Ohne integrierte Driftkompensation könnte dies insbesondere portable oder kostengünstige Setups benachteiligen.

Energieeffizienz und Portabelbetrieb

Ein starkes Argument für FT16 ist die potenzielle Energieeinsparung.

QRP- und Portabelbetrieb sind begrenzt durch:

• Akkukapazität

• Solarladeleistung

• Thermische Grenzen kompakter Transceiver

Eine Reduktion der notwendigen Sendeleistung um 3 dB halbiert den Energieverbrauch bei gleicher Link-Zuverlässigkeit.

Allerdings verlängern längere Übertragungen die Airtime pro QSO-Versuch. Entscheidend ist daher nicht nur die Momentanleistung, sondern die Energie pro erfolgreich abgeschlossenem QSO:

E = P × T × Anzahl Wiederholungen

Wenn längere Integrationszeiten die Anzahl der Wiederholungen reduzieren, könnte die Gesamtenergieeffizienz trotz längerer Frames steigen.

Dies erfordert eine quantitative Modellierung unter realistischen HF-Bedingungen.

Netzwerkeffekte und Adoptionsdynamik

Digitale Betriebsarten setzen sich nicht allein aufgrund technischer Überlegenheit durch.

FT8 wurde dominant, weil:

• Ein reales Problem (Schwachsignal-DX) gelöst wurde

• Integration in verbreitete Software erfolgte

• Globale Beteiligung sofort sichtbar war

• Klare Subband-Struktur existierte

FT4 ist technisch valide, blieb jedoch aufgrund geringerer Nachfrage eine Nischenvariante.

FT16 könnte ein ähnliches Schicksal erleiden, sofern kein klarer Mehrwert erkennbar ist.

Adoption hängt ab von:

• Sichtbarem Performance-Vorteil

• Rückwärtskompatibilität

• Community-Unterstützung

• Nachweisbaren DX-Erfolgen

Technische Eleganz allein garantiert keinen Erfolg.

Bandabhängige Einsatzszenarien

Die Eignung von FT16 variiert je nach Band:

160 m und 80 m:

• Hoher Rauschpegel

• Längere Fading-Zyklen

• Größerer Nutzen durch zusätzliche Empfindlichkeit

20 m:

• Hohe Aktivitätsdichte

• Moderate Fading-Bedingungen

• Gemischtes Potenzial

10 m:

• Schnelles Sporadic-E-Fading

• Kurze Kohärenzzeiten

• Begrenzter Integrationsvorteil

FT16 könnte daher insbesondere auf Low-Bands während Solarminima eine Nische finden.

Alternative: adaptive Betriebsarten

Statt eines separaten FT16-Modus wäre eine adaptive Architektur denkbar:

• Dynamische Zykluslänge abhängig vom SNR

• Automatische Umschaltung auf längere Frames

• SNR-abhängige Code-Rate-Anpassung

• Hybridprotokoll mit schneller und langsamer Phase

Dies würde Fragmentierung vermeiden und gleichzeitig erweiterte Empfindlichkeit bei Bedarf ermöglichen.

Eine solche adaptive Lösung könnte langfristig strategisch sinnvoller sein als ein statisch definierter FT16-Modus.

Quantitative Linkbudget-Betrachtung

Angenommen:

• 20-m-Verbindung

• 10.000 km Distanz

• 10 W Sendeleistung

• 0 dBi Antenne

• –120 dBm Rauschpegel

Wenn FT8 bei –24 dB SNR gerade noch dekodiert, verschiebt ein +3 dB Gewinn durch FT16 die Dekodiergrenze in kritischen Fading-Situationen merklich.

Übersteigt jedoch die Pfaddämpfungsvariation durch QSB 10 dB, verändert sich die Erfolgswahrscheinlichkeit nur moderat.

Die Wahrscheinlichkeit-der-Dekodierung-Kurve verschiebt sich statistisch, aber nicht fundamental.

Psychologische und betriebliche Aspekte

Auch subjektive Faktoren spielen eine Rolle.

FT8 wird teilweise kritisiert wegen:

• Hoher Automatisierung

• Minimaler Operator-Interaktion

• Stark strukturierten Exchanges

FT16 würde Austauschzyklen weiter verlängern, ohne notwendigerweise mehr Gesprächsinhalte zu ermöglichen.

Ohne erweiterten Messaging-Ansatz dürfte es Funkamateure mit stärkerem Interaktionsbedürfnis kaum ansprechen (vgl. JS8Call-Philosophie).

Gibt es einen strategisch überzeugenden Grund?

Argumente für FT16:

• Messbarer Empfindlichkeitsgewinn

• QRP-Freundlichkeit

• Grenzbereich-DX-Experimente

• Low-Band-Schwachsignal-Fokus

Argumente dagegen:

• Begrenzter inkrementeller Nutzen

• Höhere Latenz

• Spektrale Belegungsfragen

• Community-Fragmentierung

• Erhöhte Hardware-Anforderungen

Technisch ist FT16 konsistent und realisierbar.

Strategisch muss es jedoch unter realen Bedingungen einen klar sichtbaren Vorteil liefern – nicht nur unter idealisierten Laborannahmen.

Fazit

Die Entwicklung eines FT16-Modus würde keine physikalischen Gesetze verletzen und wäre keineswegs trivial. Sie würde den Empfindlichkeits-Latenz-Trade-off im digitalen Schwachsignalbereich konsequent ausloten.

Die erreichbaren Gewinne sind jedoch durch ionosphärische Kohärenzzeiten, Oszillatorstabilität und spektrale Rahmenbedingungen begrenzt. Die Verbesserung wäre vermutlich evolutionär, nicht revolutionär.

Wenn FT2 die Optimierung auf Geschwindigkeit und Reaktionsfähigkeit repräsentiert, würde FT16 die Optimierung auf Grenzdekodierbarkeit und QRP-Effizienz verkörpern.

Ob dieser Weg verfolgt werden sollte, hängt weniger von der Signaltheorie ab als von der Bereitschaft der Community, Geschwindigkeit gegen Tiefe in der nächsten Phase der digitalen Betriebsartenentwicklung einzutauschen.

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