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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung und Unterbrechung
einer Funkverbindung zwischen einem mobilen Endgerät und einem
Funknetz, wobei Empfangs- und Sende-Frequenzbänder in einer vorgegebenen
Relation stehen, wobei zum Senden vorgesehene Frequenzbereiche nach
Signalen abgefragt werden und wobei bei Vorliegen von Signalen,
welche auf den Betrieb eines mobilen Endgerätes hinweisen, ein Störsignal
mindestens in einem dem jeweiligen Sende-Frequenzbereich zugeordneten Empfangs-Frequenzbereich
gesendet wird.
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Die
weite Verbreitung von Mobiltelefonen hat auch zu Missbrauch geführt. So
stellt unerlaubter Gebrauch von Mobiltelefonen in Untersuchungshaftanstalten
und Strafvollzugsanstalten ein erhebliches Risiko dar. Ferner kann
durch Mobiltelefone ein unerlaubtes Abhören und Weiterleiten vertraulicher
Gespräche
erfolgen. Es sind daher beispielsweise durch
DE 199 11 240 A1 Verfahren
zur Ortung von Mobiltelefonen bekannt geworden, wobei von einer
Vielzahl von Mobilfunk-Messeinheiten
elektromagnetische Signale in den Frequenzbereichen von Mobilfunkgeräten empfangen,
nach den Parametern für
Mobilfunk Sendesignale geprüft
und bei Übereinstimmung
der gemessenen Empfangspegel über
ein Interface an einen Verarbeitungscomputer übermittelt werden. Derartige "Handy-Detektoren" können jedoch
die eingangs erwähnten
Probleme nur teilweise lösen.
So kann beispielsweise ein Gebrauch eines Mobiltelefons zwar erkannt,
aber nicht so schnell unterbunden werden, so dass ein Missbrauch
zwischenzeitlich möglich
ist.
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Durch
WO 98/56192 A2 ist
eine Einrichtung bekannt geworden, bei welcher das Senden eines Mobilfunkgerätes festgestellt
wird und daraufhin ein Blockiersignal ausgesendet wird, das ein
wirksames Einloggen verhindert. Damit wird die Strahlenbelastung
des zu überwachenden
Bereichs zwar verringert, eine Ausstrahlung auf den gesamten zu überwachenden
Bereich ist jedoch erforderlich. Außerdem wird bei der bekannten
Einrichtung nicht die Verschiedenartigkeit verschiedener Mobilfunknetze
berücksichtigt.
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Aus
DE 199 11 240 A1 ist
bereits bekannt, dass mehrere Messeinheiten zum Nachweis elektromagnetischer
Signale von Mobilfunkgeräten über den
zu überwachenden
Bereich verteilt angeordnet und über
ein Interface mit einem Verarbeitungscomputer verbunden sind.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine unerlaubte Benutzung eines
Mobiltelefons unter weitgehender Beachtung der für die Telekommunikation verbindlichen
Vorschriften zu verhindern, wobei in einfacher Weise insbesondere
UMTS-Mobilfunknetze
erfasst werden sollen und/oder die Strahlenbelastung im zu überwachenden
Bereich weiter verringert werden soll.
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Diese
Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird bei
Funknetzen mit Codemultiplex jeweils ein Kanal abgefragt und ferner mindestens
ein in der Nähe
des jeweils abgefragten Kanals liegender weiterer Kanal auf Vorhandensein eines
auf den Betrieb eines mobilen Endgerätes hinweisenden Signals geprüft, wobei
bei Nichtvorhandensein eines solchen Signals aus einem Signal im jeweils
abgefragten Kanal nicht auf den Betrieb eines mobilen Endgerätes geschlossen
wird. Damit kann zwischen Signalen eines mobilen Endgerätes und breitbandigen
Signalen anderer Quellen unterschieden werden. Dabei ist vorzugsweise
vorgesehen, dass bei Prüfung
des mindestens einen weiteren Kanals ein Mittelwert aus bei nacheinander
vorgenommenen Abfragen des mindestens einen weiteren Kanals empfangenen
Signalen gebildet wird.
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Bei
dieser Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass ferner Teilbereiche
des jeweils abgefragten Kanals abgefragt werden und auf das Vorhandensein
eines auf den Betrieb eines mobilen Endgerätes hinweisenden Signals nur
geschlossen wird, wenn die Abfrage der Teilbereiche ein Signal ergeben,
das eine Mindestbandbreite innerhalb des abgefragten Kanals einnimmt.
Hiermit kann insbesondere der typische Amplitudenverlauf von UMTS-Signalen innerhalb
des jeweiligen Kanals erkannt und von schmalbandigen anderen Signalen
unterschieden werden.
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Innerhalb
einer Funkzelle sind die physikalischen Kanäle verschiedenen Netzbetreibern
fest zugeordnet. Dadurch ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
ferner möglich,
dass die Abfrage und die Erzeugung des Störsignals getrennt nach Frequenzbereichen
einzelner Netzbetreiber durchgeführt
werden.
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Eine
sichere Unterbindung von Kommunikation jeglicher Art, also auch
der Verhinderung der Übertragung
von Kurznachrichten (SMS), kann erfolgen, wenn bereits die Anmeldung
eines mobilen Endgerätes
beim Funknetz erkannt und verhindert wird. Der Vorgang des Anmeldens
benötigt
allerdings nur eine sehr kurze Zeit – gegebenenfalls zu kurz, um
bei einer zyklischen Abfrage aller Frequenzbänder oder Kanäle erfasst
zu werden. Deshalb ist bei einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
vorgesehen, dass im Falle von Zeitmultiplex-Signalen diejenige Frequenz und derjenige
Zeitschlitz bevorzugt abgefragt werden, in welchen das mobile Endgerät Signale
zur Anmeldung im jeweiligen Netz sendet.
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Dadurch,
dass Störsignale
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
nicht dauernd ausgesendet werden, ist einerseits eine Überwachung
möglich.
Zum anderen wird auch die Strahlenbelastung der in dem zu überwachenden
Bereich befindlichen Personen auf ein Minimum reduziert. Dies erfolgt
insbesondere dann, wenn gemäß einer
anderen Weiterbildung das Störsignal
nach einer vorgegebenen Zeit abgeschaltet wird.
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Vorzugsweise
ist dabei vorgesehen, dass die Abfrage mehrerer Frequenzbereiche
innerhalb jeweils eines Bandes zyklisch erfolgt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
hat den Vorteil, dass die Störung
im Empfangs-Frequenzbereich – im
folgenden auch kurz Down-Link-Frequenzbereich genannt – eine Kommunikation
zwischen dem Endgerät
und dem Funknetz unterbindet. Ein weiterer Vorteil besteht darin,
dass das Störsignal
mit geringer Reichweite gesendet zu werden braucht, beispielsweise
in Haftanstalten nur jeweils im Bereich einer oder weniger Zellen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist für
verschiedene Funknetze geeignet, beispielsweise UMTS. In diesem
Zusammenhang wird der jeweils für
einen Dienst zur Verfügung
stehende Frequenzbereich als Frequenzband bezeichnet.
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Die
Erfindung ist im Wesentlichen zur Überwachung größerer Anlagen,
wie beispielweise Haftanstalten, geeignet. Es ist damit einerseits
eine gezielte Überwachung
möglich.
Andererseits kann dadurch die Leistung der Störsender, die dann verteilt angeordnet
sind, gering gehalten werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist nicht auf Übertragungssysteme
wie beispielsweise UMTS beschränkt.
Es kann beispielsweise auch im Zusammenhang mit WLAN- und Bluetooth-Systemen
angewendet werden. Bei anderen Übertragungssystemen liegen
Rauschsignale in bestimmten Frequenzbereichen vor.
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Eine
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, dass das Störsignal
von einem Träger
gebildet wird, dessen Frequenz das jeweilige Empfangs-Frequenzband
periodisch durchläuft.
Zur Vermeidung von Störungen
wird bei Mobilfunknetzen häufig
das sogenannte Frequency-hopping angewendet, bei welchem nach einem
Algorithmus, der nur dem Endgerät
und dem Mobilfunknetz bekannt ist, ein Wechsel der Sende- und Empfangsfrequenzen
erfolgt. Dieser Wechsel geht jedoch so schnell, dass eine Erkennung
und gezielte Störung oft
Schwierigkeiten bereitet. Gemäß dieser
Weiterbildung werden jedoch sämtliche
für das
Frequency-hopping in Frage kommenden Frequenzen gestört.
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Um
eine möglichst
hohe Wiederholfrequenz der Abfragen zu erzielen, ist es bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren
je nach Voraussetzungen nicht erforderlich, jeden Kanal einzeln
abzufragen, sondern es kann auch vorgesehen sein, dass der jeweils abgefragte
Frequenzbereich eine Vielzahl von Kanälen innerhalb des vorgesehenen
Sende-Frequenzbandes umfasst. Schließlich hat es sich sogar als vorteilhaft
herausgestellt, wenn in diesem Sinne der jeweils abgefragte Frequenzbereich
ein gesamtes Sende-Frequenzband umfasst.
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Eine
Einrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
weist mehrere Anordnungen auf, die über ein Bus-System miteinander verbunden sind und
jeweils enthalten: Mittel zur Abfrage von zum Senden vorgesehenen
Frequenzbereichen nach Signalen und Mittel zum Senden eines Störsignals
mindestens in einem dem jeweiligen Sende-Frequenzbereich zugeordneten Empfangs-Frequenzbereich
bei Vorliegen von Signalen, welche auf den Betrieb eines mobilen
Endgerätes hinweisen.
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Es
kann zwar für
jeden in Frage kommenden Frequenzbereich eine Einrichtung vorgesehen
sein. Aus Ersparnisgründen
kann jedoch die Abfrage der Frequenzbereiche zyklisch erfolgen.
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Ferner
kann dabei vorgesehen sein, dass zur Abfrage ein auf die abzufragenden
Frequenzbereiche abstimmbarer Empfänger von einem Mikrocomputer
steuerbar ist, dass der Mikrocomputer Programme zur Auswertung der
empfangenen Signale und zur Steuerung eines Senders in Abhängigkeit von
den ausgewerteten Signalen aufweist und dass der Sender gesteuert
vom Mikrocomputer das Störsignal
erzeugt. Es hat sich als günstig
herausgestellt, den Empfänger
und den Sender mit Hardware-Schaltungen
zu realisieren. Es ist jedoch auch eine Implementierung von Funktionen
des Empfängers und/oder
des Senders als Software möglich.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Einrichtung besteht darin, dass zur
Abstimmung des Empfängers
die Frequenz eines Oszillators mit Hilfe eines Phasenregelkreises
vom Mikrocomputer steuerbar ist. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen,
dass die Frequenz zur Bildung des Störsignals das jeweilige Empfangs-Frequenzband
periodisch durchläuft.
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Eine
andere Ausgestaltung besteht darin, dass der Empfänger eine
Bandbreite aufweist, die einer Vielzahl von Kanälen innerhalb des vorgesehenen
Sende-Frequenzbandes entspricht, gegebenenfalls sogar ein gesamtes
Sende-Frequenzband umfasst.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Einrichtung ist vorgesehen, dass ein Ausgang des
Empfängers mit
einem Analog-Eingang und über
eine Schwellwertschaltung mit einem Interrupt-Eingang des Mikrocomputers
verbunden ist. Damit wird schnellstens festgestellt, ob im jeweiligen
Frequenzbereich überhaupt
ein Signal vorhanden ist, das dann nach Auslösen des Interrupts sofort genauer
ausgewertet werden kann, beispielsweise nach Vorhandensein bestimmter
Spektralanteile.
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Für Funknetze
mit Codemultiplex kann vorzugsweise ein Ausgang des Empfängers umschaltbar über ein
Filter für
den jeweiligen Kanal oder für
einen Teilbereich des Kanals mit einem Analog-Eingang des Mikrocomputers verbunden
sein. Dadurch kann das in dem Kanal vorhandene Spektrum in einfacher
Weise von Rauschsignalen unterschieden werden.
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Vorzugsweise
sind Mittel zur zentralen Bewertung von Meldungen, die von mehreren
Anordnungen übermittelt
wurden, vorgesehen.
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Dabei
kann insbesondere ein Störsignal
dadurch gezielt angewendet und auf einen engeren räumlichen
Bereich konzentriert werden, dass ferner Mittel vorgesehen sind,
welche bei Vorliegen mehrerer Meldungen von benachbarten Anordnungen
eine der benachbarten Anordnungen zum Aussenden des Störsignals
auswählen.
Außerdem
können
mit einem an das Bus-System angeschlossenen Computer andere Aufgaben
erledigt werden, wie beispielsweise die Konfiguration der einzelnen
Anordnungen und die Dokumentation der festgestellten Versuche zur
Aufnahme einer Funkverbindung.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
einer Anordnung als Teil einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 die
detailliertere Darstellung des Ausführungsbeispiels,
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3 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
und
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4 eine
schematische Darstellung mehrerer Anordnungen nach den 1 oder 2,
die durch ein Bus-System mit einem Computer verbunden sind.
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Die
Anordnung nach 1 enthält einen Mikrocomputer 1,
der die weiteren Komponenten der Anordnung im Sinne der Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
steuert. Eine Antenne 2 wird über einen Umschalter 3,
der vom Mikrocomputer 1 gesteuert wird, sequentiell als
Empfangs- oder Sende-Antenne mit einem Empfänger 4 und einem Sender 5 verbunden.
Sowohl der Empfänger 4 als auch
der Sender 5 sind für
GSM und UMTS-Signale eingerichtet.
Der Mikrocomputer 1 gibt eine Trägerfrequenz f0 vor, die im
Empfänger 4 zur
Abstimmung und im Sender 5 zur Erzeugung des Störsignals dient.
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Ein
Ausgang des Empfängers 4 ist
mit einem integrierten Analog/Digital-Wandler verbunden. Außerdem kann
der Empfänger 4 einen
Interrupt des Mikrocomputers 1 auslösen. Zur Erzeugung des Störsignals
wird vom Mikrocomputer 1 außer dem Träger mit der Frequenz f0 noch
ein analoges Steuersignal über
einen Digital/Analog-Wandler ausgegeben. Ein Bus-System 6 verbindet den
Mikrocomputer 1 mit Speichern 7, 8, 9 für Programme,
Daten und Variable. Außerdem
dient das Bus-System 6 zur Verbindung mit einem Computer
(4).
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In 2 sind
der Empfänger 4 und
der Sender 5 sowie deren Verbindungen zum Mikrocomputer 1 genauer
dargestellt. An den oberen Ausgang des bereits im Zusammenhang mit 1 erwähnten Umschalters 3 schließt sich
ein weiterer Umschalter 11 an, der im Zusammenwirken mit
einem dritten Umschalter 12 für den Empfang von UMTS-Signalen
einen Vorverstärker 13 in
den Signalweg einschaltet. Der Ausgang des Umschalters 12 ist über einen
steuerbaren Verstärker 14 mit
einem Mischer 15 verbunden, der zusammen mit weiteren steuerbaren
Verstärkern 16, 18 und
Tiefpassfiltern 17, 19 das jeweils abzufragende
Empfangs-Frequenzband in Abhängigkeit
von der gewählten
Trägerfrequenz
f0 selektiert und in einen Frequenzbereich von 0 bis 40 MHz heruntermischt.
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Über eine
Gleichrichter- und Logarithmierschaltung 20 wird das Ausgangssignal
des Tiefpasses 19 einem Analog/Digital-Wandler im Mikrocomputer 1 zugeführt. Mit
der vom Mikrocomputer 1 gesteuerten Verstärkungsregelung
und der Logarithmierung ist eine Anpassung an einen großen Bereich der
Empfangsfeldstärke
möglich.
Ist die Frequenz f0 beispielsweise auf 880 MHz eingestellt, so wird
ein Signal vi erzeugt, was eine Summe aller Signale im Up-Link-Frequenzband
des GSM-900-Systems darstellt. Über
eine Schwellwertschaltung 21 wird das Ausgangssignal der
Schaltung 20 einem Interrupt-Eingang zugeführt, so
dass im Mikrocomputer 1 ein Interrupt ausgelöst wird,
was zur Erzeugung des Störsignals
oder zur genaueren Analyse des Ausgangssignals der Schaltung 20 führt.
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Ist
die Frequenz f0 auf den Empfang von UMTS-Signalen eingestellt, wird
vom Mikrocomputer das analog-digitalgewandelte Signal V2 abgefragt. Zur
Bildung dieses Signals wird das Ausgangssignal des Tiefpasses 19 einem
weiteren Tiefpass 22 und einem Bandpass 23 der
Bandbreite 5 MHz zugeführt. Zwischen
den Ausgängen
des Tiefpasses 22 und des Bandpasses 23 wird mit
Hilfe eines Umschalters 24 gewählt. Der Ausgang des Umschalters 24 ist
an eine Gleichrichter- und Logarithmierschaltung 25 angeschlossen,
deren Ausgangssignal einem Analog/Digital-Wandler im Mikrocomputer 1 zugeführt wird.
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Durch
entsprechende Wahl der Trägerfrequenz
f0 wird bei der Abfrage vom UMTS-Kanälen jeweils ein 5 MHz breiter
Kanal geprüft.
Das Vorhandensein eines bestimmten CDMA-Signals in diesem Kanal
kann nur geprüft
werden, wenn auch der Code bekannt ist. Deshalb wird bei der erfindungsgemäßen Einrichtung
lediglich die Rauschamplitude gemessen. Da sich das Spektrum im
UMTS-Signal im Wesentlichen über
das zweite bis vierte Fünftel
des Kanals erstreckt, wird durch Änderung der Frequenz f0 in
Schritten von 1 MHz und mit Hilfe des Tiefpasses 22 festgestellt,
ob die Rauschamplitude in dem zweiten bis vierten Fünftel vorhanden
ist. Damit wird eine Unterscheidung von schmalbandigen anderen Signalen
ermöglicht.
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Zur
Erzeugung des Trägers
mit der Frequenz f0 ist ein zwischen 0,8 und 2,3 GHz durchstimmbarer Oszillator 26 vorgesehen,
dessen Frequenz mit Hilfe einer PLL-Schaltung 27 eingestellt
wird, die von einem Signal 12C gesteuert wird. Während der Abfrage des jeweils
einen Sende-Frequenzbereiches ist f0 konstant auf den für den jeweiligen
Frequenzbereich erforderlichen Wert eingestellt.
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Zur
Erzeugung des Störsignals
im Down-Link-Frequenzband wird f0 auf die Mitte des jeweils zu störenden Frequenzbandes
eingestellt und derart frequenzmoduliert, dass es das gesamte jeweilige
Empfangsband überstreicht.
Dazu ist im Phasenregelkreis eine Addierschaltung 28 vorgesehen, der
ein bei 29 erzeugtes dreieckförmiges Modulationssignal zugeführt wird. Über den
Mikrocomputer 1 kann die Frequenz des Modulationssignals – im vorliegenden
Fall 58 kHz – und
die Amplitude (Swing) eingestellt werden. Das somit erzeugte Störsignal wird über mehrere
Verstärkerstufen 30, 31, 32 zum Umschalter 3 und
damit zur Antenne 2 geleitet. Die Verstärkerstufe 31 ist vom
Mikrocomputer 1 steuerbar, damit die Sendeleistung für das Störsignal
eingestellt werden kann.
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3 zeigt
den Ablauf der Abfragen bei einer Einrichtung gemäß 2.
Nach einer Abfrage im GSM 900 Up-Link-Band bei 35 wird
bei 36 das GSM 1800 Up-Link-Band abgefragt. Wird kein verdächtiger
Signalanteil gefunden, erfolgt nochmals die Abfrage der Up-Link-Bänder des
GSM 900 und GSM 1800 bei 37 und 38. Danach werden
bei 39 UMTS-Kanäle
abgefragt.
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Wird
bei 35 bis 38 ein für GSM typisches Signal erkannt,
beispielsweise eine Frequenz von 216 Hz1 so wird, wie im Zusammenhang
mit 2 erläutert,
die Erzeugung des Störsignals
gestartet. Es ist jedoch auch möglich,
nach Feststellung eines solchen Anteils innerhalb des Up-Link-Bandes einzelne Kanäle genauer
zu suchen und dann die dazugehörigen
Down-Link-Kanäle
gezielt zu stören.
Dies kann beispielsweise jeweils auf einen Netzbetreiber beschränkt werden.
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Wird
bei 39 ein UMTS-Signal detektiert, wird, wie im Zusammenhang
mit dem Bandpass 23 und dem Tiefpass 22 (2)
erläutert,
geprüft,
ob das Signal kein Rauschen ist. Wenn dieses nicht der Fall ist,
wird der betreffende Kanal gestört.
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4 zeigt
eine Überwachungs-Anlage
mit einem Bus-System 6, einem Computer 41 sowie
mit mehreren Anordnungen 51 bis 5n gemäß 2.