DE102011076143B4 - Device, communication system and method - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (100) die ausgebildet ist, um eine Signaleigenschaft eines empfangenen Signal zu bestimmen, und um ein Alarmsignal auszugeben, falls die Signaleigenschaft des Signals nicht zu einer Menge einer oder mehrerer zulässiger Signaleigenschaften gehört, wobei die Signaleigenschaft eine oder eine Kombination der Folgenden ist: Modulationsart, Symbolrate, zyklostationäres Muster; wobei die Vorrichtung eine Datenbank aufweist, in der die Menge zulässiger Signaleigenschaften gespeichert ist; und wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um an eine Umgebung, in der sie eingesetzt wird, angelernt zu werden, um die in der Umgebung auftretenden Signaleigenschaften, welche nicht von Störern ausgehen, sondern erwünscht sind, in der Datenbank abzulegen.Apparatus (100) adapted to determine a signal property of a received signal and to output an alarm signal if the signal characteristic of the signal does not belong to a set of one or more allowable signal characteristics, the signal property being one or a combination of the following: Modulation type, symbol rate, cyclostationary pattern; the device having a database storing the set of permitted signal properties; and wherein the device is designed to be taught to an environment in which it is used in order to store in the database the signal properties which occur in the environment and which are not caused by interferers, but are desired.
Description
Technisches GebietTechnical area
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen Vorrichtungen, Kommunikationssysteme und Verfahren, wie sie zur Sicherung der Zuverlässigkeit und des Zeitverhaltens von Kommunikationen, beispielsweise in der industriellen Automatisierungstechnik oder Medizintechnik, Verwendung finden können.Embodiments of the present invention provide devices, communication systems, and methods that can be used to secure the reliability and timing of communications, such as in industrial automation or medical technology.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Die funkbasierte Kommunikation wird zunehmend auch in der industriellen Automatisierungstechnik eingesetzt und ermöglicht kostengünstigere und flexiblere Fertigungsprozesse sowie die Umsetzung neuer Automatisierungskonzepte. Die Anforderungen an die funkbasierte Kommunikation, besonders an Zuverlässigkeit und Zeitverhalten (Echtzeitfähigkeit), sind für diesen Anwendungsfall bedeutend höher als beispielsweise für den Heim- und Bürobereich. Analoges gilt für die Nutzung der funkbasierten Kommunikation in der Medizintechnik.Radio-based communication is also increasingly used in industrial automation technology, enabling more cost-effective and flexible manufacturing processes and the implementation of new automation concepts. The requirements for radio-based communication, in particular reliability and time behavior (real-time capability), are significantly higher for this application than, for example, for the home and office sector. The same applies to the use of radio-based communication in medical technology.
Als problematisch erweist sich bei der Erfüllung dieser Anforderung die Tatsache, dass alle funkbasierten Kommunikationssysteme die begrenzte Ressource Funkspektrum gemeinsam nutzen und darum konkurrieren. Die Konkurrenz ist speziell in den ISM-Bändern (Frequenzbereiche die ohne Zuteilung durch Regulierungsbehörden in Industrie, Wissenschaft, Medizin, in häuslichen und ähnlichen Bereichen genutzt werden können) groß. Da rüber hinaus treten hochfrequente sowie niederfrequente Störungen durch beispielsweise Mikrowellensysteme oder Lichtbogenschweißen bzw. durch Transformatoren oder Motoren auf. Hierbei ist zu beachten, dass die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen nicht örtlich begrenzt ist.The fact that all radio-based communication systems share and compete for the limited resource radio spectrum proves to be problematic in meeting this requirement. The competition is particularly large in the ISM bands (frequency ranges that can be used without being allocated by regulatory authorities in industry, science, medicine, domestic and similar fields). In addition, high-frequency and low-frequency disturbances occur through, for example, microwave systems or arc welding or through transformers or motors. It should be noted that the propagation of electromagnetic waves is not localized.
Durch das sogenannte Frequenzmanagement bzw. Koexistenzmanagement, welches durch die VDI/VDE-Richtlinie 2185 definiert ist, kann die Koexistenz von Funkanwendungen hergestellt und gewährleistet werden, welche die Grundvoraussetzung für die Erfüllung der Anforderungen ist. Das Problem dabei ist, dass das Frequenzmanagement nur Koexistenz zwischen erfassten Systemen gewährleisten kann. Fremdsysteme (z. B. Mobiltelefone mit WLAN, Bluetooth, etc.) und Störungen, können die funkbasierte Kommunikation stören und damit ihre Zuverlässigkeit und Zeitverhalten negativ beeinflussen.Through the so-called frequency management or coexistence management, which is defined by the VDI / VDE guideline 2185, the coexistence of radio applications can be established and guaranteed, which is the basic requirement for the fulfillment of the requirements. The problem with this is that frequency management can only guarantee coexistence between detected systems. Third-party systems (eg mobile phones with WLAN, Bluetooth, etc.) and interference can disrupt the radio-based communication and thus adversely affect their reliability and timing.
Aber auch Veränderung der Umgebung können beispielsweise mit dem einhergehenden Verlust der Sichtverbindung (LOS) zwischen zwei Funksystemen oder destruktive Interferenzen des Signals durch Mehrwegeausbreitungen zu einer Senkung der Zuverlässigkeit und des Zeitverhaltens führen.However, even changes in the environment can lead to a reduction in reliability and timing, for example, with the concomitant loss of line of sight (LOS) between two radio systems or destructive interference of the signal due to multipath propagation.
In „Verein Deutscher Ingenieure e. V.,” Funkgestützte Kommunikation in der Automatisierungstechnik: Koexistenz von Funklösungen, ”VDI/VDE 2185 Blatt 2, 2008” wird beschrieben, dass die Vorgaben des Frequenzmanagements z. B. durch „... ein automatisches System zur permanenten Überwachung des Funkspektrums installiert werden, das gegebenenfalls Unregelmäßigkeiten bereits feststellen kann, auch wenn diese noch keine Auswirkung auf den Anlagenbetrieb haben.”In "Verein Deutscher Ingenieure e. V., "Radio-based communication in automation technology: coexistence of wireless solutions," VDI / VDE 2185 Part 2, 2008 "is described that the specifications of the frequency management z. B. by "... an automatic system for permanent monitoring of the radio spectrum to be installed, which may already detect irregularities, even if they have no effect on the plant operation."
Bei bereits existierenden automatischen Systemen zur permanenten Überwachung des Funkspektrums wird das Spektrum (Leistung über der Frequenz) im 2,4 GHz-ISM-Band gemessen und mit den in einer Lernphase bestimmten typischen Umgebungsbedingungen (Maske) verglichen. Überschreitet das gemessene Leistungsdichtespektrum den Referenzwert um einen einstellbaren Schwellwert so löst das System Alarm über eine oder mehrere Schnittstellen aus.In existing automatic systems for permanent monitoring of the radio spectrum, the spectrum (power over frequency) in the 2.4 GHz ISM band is measured and compared with the typical environmental conditions (mask) determined in a learning phase. If the measured power density spectrum exceeds the reference value by an adjustable threshold value, the system triggers an alarm via one or more interfaces.
Da Fremdsysteme oder Störer auch mit einer Leistung unterhalb des Referenzwertes auftreten können und Kollisionen von Systemen mit gleichen Grenzfrequenzen sich auf Basis der Spektralanalyse nicht detektieren lassen, ist diese Form der Realisierung prinzipiell zur Sicherung der Koexistenz und damit der Verfügbarkeit und des Zeitverhaltens begrenzt.Since foreign systems or interferers can also occur with a power below the reference value and collisions of systems with equal cutoff frequencies can not be detected on the basis of the spectral analysis, this form of realization is limited in principle to ensure coexistence and thus the availability and the time response.
Eine weitere Möglichkeit wird in
Die
Die
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Konzept zu schaffen, welches es ermöglicht, Interferenzen bei Kommunikationssystemen frühzeitig zu erkennen und somit die Zuverlässigkeit und das Zeitverhalten der Kommunikation zu sichern bzw. deren Ausfallzeit zu minimieren.It is an object of the present invention to provide a concept which makes it possible to detect interference in communication systems early and thus the reliability and the To secure the time behavior of the communication or to minimize its downtime.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1, ein Kommunikationssystem gemäß dem Anspruch 13, ein Verfahren gemäß dem Anspruch 14 und ein Computerprogramm gemäß dem Anspruch 15.This object is achieved by a device according to claim 1, a communication system according to
Einige Ausführungsbeispiele schaffen eine Vorrichtung die ausgebildet ist, um eine Signaleigenschaft eines empfangenen Signal zu bestimmen, und um ein Alarmsignal auszugeben, falls die Signaleigenschaft des Signals nicht zu einer Menge einer oder mehrerer zulässiger Signaleigenschaften gehört, wobei die Signaleigenschaft eine oder eine Kombination der Folgenden ist: Modulationsart, Symbolrate, zyklostationäres MusterSome embodiments provide a device configured to determine a signal characteristic of a received signal and to output an alarm signal if the signal characteristic of the signal does not belong to a set of one or more allowable signal characteristics, the signal characteristic being one or a combination of the following : Modulation type, symbol rate, cyclostationary pattern
Es wurde herausgefunden, dass um eine Zuverlässigkeit einer Kommunikation zu sichern, die Analyse des Spektrums typischerweise nicht ausreicht, um alle möglichen auftretenden Interferenzen zu erkennen. Insbesondere in Fällen, in denen eine Leistung der Interferenz, unter einem zulässigen, beispielsweise in einer Spektrumsmaske definierten, Grenzbereich liegt, kann diese Interferenz durch eine reine Spektrumsanalyse nicht erkannt werden. Ferner wurde erkannt, dass typischerweise in Kommunikationssystemen, eine oder mehrere Modulationsarten von den Teilnehmern des Kommunikationssystems verwendet werden.It has been found that in order to ensure reliability of communication, spectrum analysis is typically insufficient to detect all possible interferences. In particular, in cases in which a performance of the interference is below a permissible limit, for example defined in a spectrum mask, this interference can not be detected by a pure spectrum analysis. Furthermore, it has been recognized that typically in communication systems, one or more types of modulation are used by the participants of the communication system.
Es ist eine Idee von Ausführungsbeispielen, dass anstatt der Energiedetektion oder zusätzlich zu dieser, in dem Kommunikationssystem vorhandene Signale hinsichtlich ihrer Signaleigenschaften, wie Modulationsart, Symbolrate und/oder zyklostationäres Muster analysiert werden, um falls nicht zulässige Signaleigenschaften und damit nicht zulässige Signale entdeckt werden, ein Alarmsignal auszulösen.It is an idea of embodiments that, instead of the energy detection or in addition to this, signals present in the communication system are analyzed with regard to their signal properties, such as modulation mode, symbol rate and / or cyclostationary pattern, in order to detect unauthorized signal properties and thus unauthorized signals, to trigger an alarm signal.
Diese Analyse der empfangenen Signale hinsichtlich der oben genannten Signaleigenschaften hat gegenüber der reinen Energiedetektion den Vorteil, dass auch Interferenzen oder Störer erkannt werden, deren Leistung geringer ist, als in einer Spektrumsmaske angegeben.This analysis of the received signals with regard to the above-mentioned signal properties has the advantage over pure energy detection that interferences or interferers whose power is lower than those specified in a spectrum mask are also recognized.
So lassen sich auch Störer und Fremdsysteme unterhalb der typischen Sendeleistung detektieren, um beispielsweise ansprechend auf das ausgelöste Alarmsignal entsprechende Maßnahmen zur Behebung des Problems der Störer und Fremdsysteme einzuleiten.Thus, interferers and third-party systems below the typical transmission power can be detected, for example, in response to the triggered alarm signal appropriate measures to resolve the problem of interferers and third-party systems.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung das empfangene Signal einer zyklostationären Signalanalyse unterziehen, um die Signaleigenschaft des empfangenen Signals zu bestimmen. Beispielsweise kann die Vorrichtung ein zyklisches Leistungsdichtespektrum des empfangenen Signals bestimmen (solche zyklischen Leistungsdichtespektren sind typischerweise verschieden für verschiedene Modulationsarten und Symbolraten) und aus diesem die Modulationsart und/oder die Symbolrate des empfangenen Signals bestimmen.In some embodiments, the device may be cycled to receive the received signal to determine the signal property of the received signal. For example, the device may determine a cyclic power density spectrum of the received signal (such cyclic power density spectra are typically different for different types of modulation and symbol rates) and determine therefrom the modulation type and / or the symbol rate of the received signal.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung eine Datenbank aufweisen, in der die Menge zulässiger Signaleigenschaften (wie beispielsweise eine Menge zulässiger Modulationsarten, eine Menge zulässiger Symbolraten und/oder eine Menge zulässiger zyklostationärer Muster) gespeichert ist. Beispielsweise können in dieser Datenbank sämtliche Modulationsarten, Symbolraten und/oder zyklostationäre Muster, welche in dem Kommunikationssystem typischerweise auftreten (außer unerwünschte Störungen und Interferenzen) gespeichert sein. Beispielsweise kann die Vorrichtung an eine Umgebung, in der sie eingesetzt wird, angelernt werden, um die in der Umgebung auftretenden Signaleigenschaften, welche nicht von Störern ausgehen, sondern erwünscht sind, in der Datenbank abzulegen.In other embodiments, the apparatus may include a database storing the set of allowable signal characteristics (such as an amount of allowed modulation types, an amount of allowed symbol rates, and / or an amount of allowable cyclostationary pattern). For example, all types of modulation, symbol rates, and / or cyclo-stationary patterns that typically occur in the communication system (other than unwanted noise and interference) may be stored in this database. For example, the device can be taught to an environment in which it is used in order to store in the database the signal properties which occur in the environment and which do not originate from interferers but are desired.
Ausführungsbeispiele ermöglichen damit eine Erkennung von Störern oder Fremdsystemen in einem Kommunikationssystem, deren Leistung unterhalb einer Grenzleistung, beispielsweise wie sie von einer Spektrumsmaske vorgegeben wird, liegen, anhand der Analyse der Signaleigenschaften der von diesen Fremdsystemen gesendeten Signalen.Embodiments thus enable the detection of interferers or foreign systems in a communication system whose power is below a limit power, for example as defined by a spectrum mask, based on the analysis of the signal characteristics of the signals transmitted by these third-party systems.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung ausgebildet sein, um als Signaleigenschaft des empfangenen Signals sowohl eine Modulationsart, als auch eine Symbolrate des empfangenen Signals zu bestimmen. So können auch Störer erkannt werden, die die gleiche Modulationsart wie erwünschte Systeme verwenden (beispielsweise eine Modulationsart aus der, in der Datenbank gespeicherten Menge zulässiger Modulationsarten) aber eine andere Symbolrate wie die erwünschten Systeme verwenden (welche nicht in der Datenbank als eine zulässige Symbolrate gespeichert ist). Umgekehrt gilt dies auch wenn ein Störsystem eine zulässige Symbolrate aber eine unzulässige Modulationsart verwendet.According to further embodiments, the device may be designed to determine both a modulation type and a symbol rate of the received signal as the signal property of the received signal. Thus, interferers that use the same modulation type as desired systems (eg, a modulation type from the set of allowed modulation types stored in the database) but may use a different symbol rate than the desired systems (which are not stored in the database as an allowable symbol rate is). Conversely, this applies even if a faulty system uses an admissible symbol rate but an impermissible modulation type.
Weitere Ausführungsbeispiele schaffen eine Vorrichtung die ausgebildet ist, um ein empfangenes Signal zu demodulieren, um eine Adresse eines Absenders des empfangenen Signals zu erhalten, und um ein Alarmsignal auszugeben, falls die Adresse des Absenders nicht zu einer Menge einer oder mehrerer zulässiger Adressen gehört.Further embodiments provide a device adapted to demodulate a received signal to obtain an address of a sender of the received signal and to issue an alarm signal if the address of the sender does not belong to a set of one or more allowable addresses.
Es wurde herausgefunden, dass mit einer reinen Energiedetektion sich Störsignale nicht von gewünschten Signalen unterscheiden lassen, wenn diese Störsignale den gleichen Frequenzbereich wie die gewünschten Signale und beispielsweise sogar die gleiche Modulationsart wie die gewünschten Signale aufweisen.It has been found that with pure energy detection, noise is not from distinguish desired signals when these interfering signals have the same frequency range as the desired signals and, for example, even the same modulation as the desired signals.
Es ist ein weiterer Kerngedanke von Ausführungsbeispielen, dass durch die Demodulation der empfangenen Signale, um die Adresse der Absender der empfangenen Signale zu erhalten, auch Störsignale von gewünschten Signalen unterschieden werden können, obwohl die Störsignale den gleichen Frequenzbereich und/oder die gleiche Modulationsart wie die gewünschten Signale aufweisen. So sind die in einem Kommunikationssystem vorhandenen verschiedenen Systeme typischerweise bekannt und deren Adressen können in der Vorrichtung als die Menge der zulässigen Adressen gespeichert werden, so dass die Vorrichtung bei Erkennen einer ihr unbekannten (nicht zulässigen) Absenderadresse das Alarmsignal auslösen kann.It is a further central idea of embodiments that, by demodulating the received signals to obtain the address of the sender of the received signals, it is also possible to distinguish interference signals from desired signals, although the interference signals have the same frequency range and / or modulation type as the have desired signals. Thus, the various systems present in a communication system are typically known and their addresses can be stored in the device as the set of allowed addresses so that the device can trigger the alarm signal upon detection of a sender address unknown to it (not allowed).
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung ausgebildet sein, um Nutzdaten des demodulierten empfangenen Signals zu verwerfen. So kann beispielsweise die Vorrichtung lediglich ausgebildet sein, um einen sog. Header (Kopfteil) des empfangenen Signals auszuwerten, um die Adresse des Absenders des empfangenen Signals zu erhalten, während die Nutzdaten für die Vorrichtung irrelevant sind.According to further embodiments, the device may be configured to discard payload data of the demodulated received signal. For example, the device may only be designed to evaluate a so-called header of the received signal in order to obtain the address of the sender of the received signal, while the useful data for the device is irrelevant.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen können die von der Vorrichtung empfangenen Signale an einen Empfänger in einem Kommunikationssystem adressiert sein, welcher verschieden zu der Vorrichtung ist. Mit anderen Worten kann die Vorrichtung ausgebildet sein, um Signale zu empfangen und zu analysieren bzw. zu demodulieren, unabhängig davon, ob die Signale an die Vorrichtung adressiert sind oder nicht. Vorrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen können daher ausgebildet sein, um ihre Umgebung kontinuierlich nach Signalen „abzuhorchen”, um ein Alarmsignal auszugeben, falls eine Adresse eines Absenders des empfangenen Signals und/oder eine Modulationsart des empfangenen Signals nicht einer zulässigen Adresse und/oder einer zulässigen Modulationsart entspricht.According to further embodiments, the signals received by the device may be addressed to a receiver in a communication system which is different from the device. In other words, the device may be configured to receive and analyze or demodulate signals, irrespective of whether the signals are addressed to the device or not. Devices according to embodiments can therefore be designed to "listen" to their environment continuously for signals to output an alarm signal, if an address of a sender of the received signal and / or a modulation type of the received signal does not correspond to a valid address and / or a permissible modulation ,
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann eine Vorrichtung sowohl ausgebildet sein, um ein empfangenes Signal hinsichtlich seiner Modulationsart zu analysieren, um falls die Modulationsart nicht zu der Menge der zulässigen Modulationsarten gehört, ein Alarmsignal auszulösen und um weiterhin das empfangene Signal zu demodulieren, um eine Adresse des empfangenen Signals zu erhalten und um das Alarmsignal oder um ein weiteres Alarmsignal auszulösen, falls die Adresse des empfangenen Signals nicht zu der Menge zulässiger Adressen gehört.According to further embodiments, a device may be configured both to analyze a received signal in terms of its modulation type, to trigger an alarm signal if the modulation type does not belong to the set of permissible types of modulation, and to further demodulate the received signal to obtain an address of the received signal Receive signals and to trigger the alarm signal or another alarm signal, if the address of the received signal does not belong to the set of permissible addresses.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann eine Vorrichtung ausgebildet sein, um ein empfangenes Signal zu demodulieren, um eine Paketfehlerrate in dem empfangenen Signal zu erhalten und um das Alarmsignal oder ein weiteres Alarmsignal auszugeben, falls die Paketfehlerrate einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Dies ermöglicht nicht nur das Erkennen von Störern oder Fremdsystemen, sondern darüber hinaus auch ein Erkennen einer fehlerhaften Funktion oder eines Ausfalls von bekannten Funksystemen.According to further embodiments, an apparatus may be configured to demodulate a received signal to obtain a packet error rate in the received signal and to output the alarm signal or another alarm signal if the packet error rate exceeds a predetermined threshold. This not only allows the recognition of interferers or third-party systems, but also a detection of a malfunction or failure of known radio systems.
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden anhand der beiliegenden Figuren im Folgenden detailliert beschrieben. Es zeigen:Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Detaillierte Beschreibung von AusführungsbeispielenDetailed description of embodiments
Durch die Bestimmung der Signaleigenschaft des Signals als Modulationsart, Symbolrate, zyklostationäres Muster oder eine Kombination dieser können, wie eingangs erwähnt, mit der Vorrichtung
Ein Schnitt durch die zyklischen Spektren bei α = 0 entspricht dem Leistungsdichtespektrum des Signals. Aus dem Vergleich der
Wie aus dem in
Bei der in
Falls beispielsweise eine Funkkommunikation im 2,4 GHz-Bereich mit der Vorrichtung
Indem auf die Vorverarbeitung folgenden Verarbeitungsschritt der empfangenen Signale werden die Signale für die Detektionsstufen
Dazu weist die Verarbeitungsstufe
Mit anderen Worten umfasst die statistische und nachrichtentechnische Aufbereitung eine Energiedetektion, eine zyklostationäre Signalanalyse der empfangenen (und vorverarbeiteten) Signale sowie eine Demodulation der empfangenen (und vorverarbeiteten) Signale.In other words, the statistical and telecommunications processing includes energy detection, cyclostationary signal analysis of the received (and preprocessed) signals and demodulation of the received (and preprocessed) signals.
Bei der Energiedetektion (durchgeführt von der Einheit
Durch die zyklostationäre Signalanalyse (durchgeführt von der Einheit
Die zyklostationäre Signalanalyse beruht auf der Ausnutzung von Periodizität, die jedes modulierte Signal aufweist. Solche Signale werden auch zyklostationär genannt, d. h. deren Momente erster Ordnung (Mittelwert mx(t)) und zweiter Ordnung (Autokorrelationsfunktion-RXX(t1, t2)) weisen Periodizität auf:
Ein Signal kann beispielsweise durch die Spektrale Korrelation, auch bekannt als Cyclic Periodogram, auf Zyklostationärität untersucht werden. Mit der CFD lässt sich die Modulationsart bestimmen, da verschieden modulierte Signale (BPSK, AM, FSK, MSK, QPSK, PAM) zwar nahezu gleiche Leistungsdichtespektren aber signifikant verschiedene zyklische Leistungsdichtespektren aufweisen. Stationäres Rauschen besitzt hingegen keine spektrale Korrelation und kann somit gut von Signalen unterschieden werden. For example, a signal may be evaluated for cyclostationarity by spectral correlation, also known as a cyclic periodogram. The modulation type can be determined with the CFD since differently modulated signals (BPSK, AM, FSK, MSK, QPSK, PAM) have almost identical power density spectra but significantly different cyclic power density spectra. Stationary noise, on the other hand, has no spectral correlation and can therefore be easily distinguished from signals.
Mit anderen Worten kann die Vorrichtung
Die Demodulation der empfangenen Signale (durchgeführt durch die Einheit
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung
Die anschließende Detektion mit den Detektoren
In dieser ersten Datenbank
Die Störerdetektionsstufe
Ferner umfasst die Störerdetektionsstufe
Sollten Fremdsysteme die gleichen zyklostationären Muster, Modulationsarten, und/oder Symbolraten wie die eingesetzten (erwünschten Funksysteme) verwenden, so können diese eventuell von den beiden Detektoren bzw. Einheiten
Die Störerdetektionsstufe
Die Detektoren
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Datenbank
Wie bereits erwähnt, können in einem Kommunikationssystem, indem die Vorrichtung
Dieses Ermitteln der Fremdsysteme kann die Vorrichtung
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Menge der zulässigen Signaleigenschaft variieren. So kann beispielsweise die Vorrichtung
Dies gilt analog auch für die Menge zulässiger Adressen, d. h. die Vorrichtung
Eine Anzahl der zulässigen Modulationsarten, Symbolraten und/oder zyklostationären Muster muss nicht zwangsläufig mit einer Anzahl zulässiger Adressen korrelieren, da mehrere Systeme (mit verschiedenen Adressen) typischerweise dieselbe Modulationsart, Symbolrate und/oder das dasselbe zyklostationäre Muster verwenden können.A number of the allowed modulation types, symbol rates, and / or cyclo-stationary patterns need not necessarily correlate with a number of allowed addresses, since several systems (with different addresses) can typically use the same modulation type, symbol rate, and / or the same cyclostationary pattern.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung
Ferner weist die Vorrichtung
Diese zwei Einheiten bzw. Detektoren
Weiterhin lassen sich mit dem Detektor bzw. der Einheit
Die Einheiten
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung
Neben der Alarmierung können von der Vorschlagstufe
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Alarmierungsstufe
Ferner kann die Vorschlagstufe
Zusammenfassend baut die in
- • Störern und Fremdsystemen unterhalb der typischen Sendeleistung,
- • fehlerhaft konfigurierten Funksystemen (z. B. falsche MAC-Adresse),
- • fehlerhaften/ausgefallenen Funksystemen,
- • und destruktiven Veränderungen der Umgebung (Funkkanal) möglich.
- • interferers and third-party systems below the typical transmission power,
- • faulty configured radio systems (eg wrong MAC address),
- • faulty / failed radio systems,
- • and destructive changes of the environment (radio channel) possible.
Ferner werden neben einer reinen Alarmierung Anweisungen entsprechend der Unregelmäßigkeit bereitgestellt, damit geeignete Maßnahmen ohne Zeitverzug und auch von nicht spezialisiertem Personal eingeleitet werden können. Die Lokalisierung von Störern und Fremdsystemen garantiert darüber hinaus ein schnelles Auffinden dieser.Furthermore, in addition to a mere alert, instructions are provided in accordance with the irregularity so that appropriate action can be taken without delay and also by non-specialized personnel. The localization of interferers and third-party systems also guarantees a quick location of these.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung
In einem einfachen Ausführungsbeispiel, indem beispielsweise nur Störer mit falschen Modulationsarten detektiert werden sollen, können in der Vorrichtung
Ferner können Anwendungsfälle existieren, in denen lediglich Fremdsysteme oder Störer detektiert werden sollen, die Signale aussenden deren Signaleigenschaften möglicherweise dieselben Signaleigenschaften wie die Signale erwünschter Systeme haben.Furthermore, there may be applications in which only third-party systems or interferers are to be detected which emit signals whose signal properties may have the same signal properties as the signals of desired systems.
In einem anderen einfachen Ausführungsbeispiel können, bis auf die Einheit
Ferner sind in
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen daher ein Kommunikationssystem mit einer Vorrichtung, die ausgebildet ist, um eine Signaleigenschaft eines empfangenen Signal zu bestimmen, und um ein Alarmsignal auszugeben, falls die Signaleigenschaft des Signals nicht zu einer Menge einer, in einer Datenbank
Ein weiteres Ausführungsbeispiel schafft ein Kommunikationssystem mit einer Vorrichtung die ausgebildet ist, um ein empfangenes Signal zu demodulieren, um eine Adresse des Absenders des empfangenen Signals zu erhalten, und um ein Alarmsignal auszugeben, falls die Adresse des Absenders nicht zu einer, in einer Datenbank gespeicherten Menge einer oder mehrerer zulässiger Adressen gehört. Ferner weist das System den Sender
Diese beiden Systeme können ferner um die in
Gemein haben diese beiden Systeme, dass der Sender
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung ausgebildet sein, um keine Signale in dem von ihr beobachteten Frequenzbereich auszusenden, sondern lediglich Signale diesem Frequenzbereich zu empfangen.According to further embodiments, the device may be configured to transmit no signals in the frequency range observed by it, but only to receive signals in this frequency range.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen können die beschriebenen Kommunikationssystemsysteme auch eine Mehrzahl von Sendern aufweisen, wobei deren verwendeten Modulationsarten und/oder Adressen in der oder den Datenbanken der verwendeten Vorrichtungen zum Vergleich gespeichert sind.According to further embodiments, the described communication system systems may also comprise a plurality of transmitters, the modulation types and / or addresses used being stored in the database (s) of the devices used for comparison.
Zusammenfassend ermöglichen Ausführungsbeispiele ein automatisch arbeitendes Überwachungsalarmierungssystems, welches ermöglicht, Interferenzen durch Störungen oder Fremdsysteme, Änderungen des Funkkanals und Fehlfunktionen/Ausfall einzelner Funksysteme frühzeitig zu erkennen und somit die Zuverlässigkeit und das Zeitverhalten der funkbasierten Kommunikation zu sichern bzw. deren Ausfallzeiten zu minimieren.In summary, embodiments enable an automatically operating monitoring alarm system, which makes it possible to detect interferences by interference or foreign systems, changes in the radio channel and malfunction / failure of individual radio systems early and thus to ensure the reliability and timing of the radio-based communication or minimize their downtime.
Obwohl im Vorherigen die Vorrichtung
Das Verfahren
Ferner umfasst das Verfahren
Die Signaleigenschaft die bestimmt wird ist dabei eine oder eine Kombination der Folgenden: Modulationsart, Symbolrate, zyklostationäres Muster. Das Verfahren
Weiterhin zeigt
Das Verfahren
Ferner umfasst das Verfahren
Das Verfahren
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.Although some aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen, elektronischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.Depending on particular implementation requirements, embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software. The implementation may be performed using a digital storage medium, such as a floppy disk, a DVD, a Blu-ray Disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or FLASH memory, a hard disk, or other magnetic disk Electronic or optical memory are stored on the electronically readable control signals that can cooperate with a programmable computer system or cooperate such that the respective method is performed. Therefore, the digital storage medium can be computer readable. Thus, some embodiments according to the invention include a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system such that one of the methods described herein is performed.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer ablauft. Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.In general, embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product having a program code, wherein the program code is operable to perform one of the methods when the computer program product runs on a computer. The program code can also be stored, for example, on a machine-readable carrier.
Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.Other embodiments include the computer program for performing any of the methods described herein, wherein the computer program is stored on a machine-readable medium.
Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.In other words, an embodiment of the method according to the invention is thus a computer program which has a program code for performing one of the methods described herein when the computer program runs on a computer. A further embodiment of the inventive method is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program is recorded for carrying out one of the methods described herein.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.A further embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals, which represent the computer program for performing one of the methods described herein. The data stream or the sequence of signals may be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.Another embodiment includes a processing device, such as a computer or a programmable logic device, that is configured or adapted to perform one of the methods described herein.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.Another embodiment includes a computer on which the computer program is installed to perform one of the methods described herein.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.In some embodiments, a programmable logic device (eg, a field programmable gate array, an FPGA) may be used to perform some or all of the functionality of the methods described herein. In some embodiments, a field programmable gate array may cooperate with a microprocessor to perform one of the methods described herein. In general, in some embodiments, the methods are performed by any hardware device. This may be a universal hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the process, such as an ASIC.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.The embodiments described above are merely illustrative of the principles of the present invention. It will be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to others of ordinary skill in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the appended claims and not by the specific details presented in the description and explanation of the embodiments herein.
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US6690746B1 (en) * | 1999-06-11 | 2004-02-10 | Southwest Research Institute | Signal recognizer for communications signals |
DE102004025056A1 (en) * | 2004-05-18 | 2005-12-15 | Kraftcom Gmbh | Secure access guaranteeing method for shared medium network e.g. domestic power line involves checking data transmissions for exclusion of non assigned IP addresses |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6690746B1 (en) * | 1999-06-11 | 2004-02-10 | Southwest Research Institute | Signal recognizer for communications signals |
DE102004025056A1 (en) * | 2004-05-18 | 2005-12-15 | Kraftcom Gmbh | Secure access guaranteeing method for shared medium network e.g. domestic power line involves checking data transmissions for exclusion of non assigned IP addresses |
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