DE102012014171B3

DE102012014171B3 - Method for reducing signal levels of e.g. universal mobile telecommunications system service, involves acquiring any radio services simultaneously within baseband frequency range, and attenuating signal levels of radio services

Info

Publication number: DE102012014171B3
Application number: DE102012014171A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lorenz; Niels Dernedde
Original assignee: Individual
Current assignee: Radontec De GmbH
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2013-06-20
Anticipated expiration: 2032-07-19

Abstract

The method involves acquiring any radio communication services simultaneously within baseband frequency range independent of the knowledge of the carrier frequency and modulation of radio communication service. The signal levels of narrowband modulated radio communication services are selectively attenuated in relation to wideband modulated radio communication services so that lower frequency signal is band-fitted to baseband frequency of 5 kHz-1 MHz. An independent claim is included for a circuit device for reducing signal levels of narrowband modulated radio communication services.

Description

Stand der TechnikState of the art

Ausgangspunkt der ErfindungStarting point of the invention

Der Schmuggel von Endgeräten der mobilen Kommunikation („Handys”) in Justizvollzugsanstalten und die damit ermöglichte illegale Kommunikation zur Außenwelt stellt eine weltweit rasant zunehmende Bedrohung der öffentlichen Sicherheit dar. Es hat sich gezeigt, dass mit persönlichen Kontrollen allein das Problem nicht lösbar ist. Zunehmend setzt die Justiz deshalb auf technische Einrichtungen zur Detektion von illegaler mobiler Kommunikation. Darüber hinaus gibt es vielfältige weitere Bedarfsfälle zur Überwachung von Verboten für mobile Kommunikation.The smuggling of mobile devices ("cell phones") into prisons and the resulting illegal communication with the outside world is a rapidly growing threat to public safety worldwide. It has been shown that personal control alone can not solve the problem. Increasingly, the judiciary therefore relies on technical devices for the detection of illegal mobile communications. In addition, there are many other needs to monitor prohibitions on mobile communications.

Für die Detektion solcher illegaler Funkkommunikation in JVAs gibt es zwei prinzipielle Ansätze zur Signalaufbereitung der mittels einer breitbandigen Antenne aus der Luft aufgenommenen Funksignale:

• Die sequenziell revolvierende, relativ schmalbandige Analyse bestimmter voreingestellter Funkdienste. Dieser Ansatz wird nachfolgend „funkdienstspezifisch” genannt.
• Die simultane Demodulation der gesamten Detektionsbandbreite des Detektionssystems, wobei die exakte Trägerfrequenzinformation der einzelnen Funkdienste naturgemäß verloren geht. Dieser Ansatz wird nachfolgend „breitbandig” genannt. Der Begriff „breitbandig” bezieht sich in diesem Zusammenhang also auf die gesamte Detektionsbandbreite des Detektionssystems.
• Ein breitbandiges Detektionssystem im obigen Sinne umfasst einen oder mehrere zur Funkkommunikation mit Handgeräten prinzipiell geeignete(n) Frequenzbereich(e). Konkret heißt das für die DetektionsUNTERgrenze eine Größenordnung von 27–300 MHz, weil darunter liegende Frequenzen keine ausreichend kompakten – und somit für den Schmuggel bzw. unerlaubten Einsatz geeignete – Endgeräte erlauben. Die Detektionsuntergrenze kann allerdings auch höher liegen, was in vielen Fällen ausreicht, weil sich die illegale Kommunikation auf die modernen Mobilfunkdienste konzentriert, deren Trägerfrequenzen im oberen Megahertzbereich beginnen. Für die DetektionsOBERgrenze resultiert eine Größenordnung von 5–10 GHz, weil darüber liegende Frequenzen eine zu hohe Freiraumdämpfung aufweisen, als dass eine sinnvolle drahtlose Kommunikation mit kompakten Endgeräten möglich wäre. Wenn die zu erwartenden Funkdienste am Einsatzort niedriger liegen kann die Obergrenze selbstverständlich auch niedriger angesetzt werden.
• Gleichwohl kann ein im obigen Sinne „breitbandiges” Detektionssystem durch vorherige Filterung des HF Signals auch auf wenige, nicht notwendigerweise zusammenhängende Frequenzbereiche eingeschränkt werden, ohne aus der oben aufgestellten für diese Patentanmeldung herangezogene Definition der Breitbandigkeit herauszufallen. Entscheidend für das hiesige Verständnis des Begriffs „breitbandig” ist die simultane Betrachtung (Demodulation) der von der Detektion umfassten Funkfrequenzen im Gegensatz zur sequenziellen Betrachtung einzelner Frequenzbänder beim funkdienstspezifischen Ansatz gemäß obiger Definition.

For the detection of such illegal radio communication in JVAs, there are two principal approaches to signal conditioning of the radio signals recorded by means of a broadband antenna from the air:

• The sequential revolving, relatively narrow-band analysis of certain preset radio services. This approach is hereafter called "radio service specific".
The simultaneous demodulation of the entire detection bandwidth of the detection system, wherein the exact carrier frequency information of the individual radio services is naturally lost. This approach is called "broadband" below. The term "broadband" in this context thus refers to the entire detection bandwidth of the detection system.
A broadband detection system in the above sense comprises one or more suitable frequency range (s) for radio communication with handsets. Specifically, this means for the detection below a limit of 27-300 MHz, because underlying frequencies do not allow sufficiently compact - and thus suitable for smuggling or unauthorized use - terminals. However, the lower detection limit may also be higher, which is sufficient in many cases, because the illegal communication focuses on the modern mobile services whose carrier frequencies begin in the upper megahertz range. For the detection upper limit results in an order of 5-10 GHz, because overlying frequencies have too much free space attenuation, as a meaningful wireless communication would be possible with compact devices. Of course, if the expected radio services are lower at the site, the upper limit can also be set lower.
Nevertheless, a "broadband" detection system in the above sense can be restricted to a few, not necessarily contiguous frequency ranges by prior filtering of the RF signal, without falling outside the definition of broadband set forth above for this patent application. Decisive for the present understanding of the term "broadband" is the simultaneous consideration (demodulation) of the radio frequencies covered by the detection in contrast to the sequential consideration of individual frequency bands in the radio service-specific approach according to the above definition.

Die breitbandigen Lösungsansätze, von denen die Anmelder nachrichtlich gehört haben, haben es nie zur Marktreife gebracht und es konnten auch keine Schriften über die – vergeblichen – Versuche ermittelt werden. Nachrichtlich bekannt wurde die Tatsache, dass diese Ansätze daran scheiterten, dass sie entweder zu unempfindlich für moderne, breitbandig modulierte Funkstandards (Achtung, in diesem Zusammenhang bezieht sich der Begriff „breitbandig” auf die Modulationsbandbreite des Signals) waren oder aber, bei ausreichender Empfindlichkeit, solche Signale nicht ausreichend gegenüber Störimpulsen differenziert werden konnten. Außerdem konnten die Funkfrequenzen der anstaltseigenen, erlaubten Kommunikation nicht in ausreichendem Maße diskriminiert werden, um Fehlalarme zu vermeiden. Letzteres Problem wird insbesondere bei Verwendung des DECT-Standards für die erlaubte Kommunikation virulent, da deren Frequenzbereich genau zwischen dem GSM 1800 Band und dem UMTS Band liegt.The broadband solutions, of which the applicants have heard in a memorandum, have never brought it to the market and no writings could be found on the - futile - attempts. The fact that these approaches failed either to be insensitive to modern, broadband modulated radio standards (attention, in this context, the term "broadband" refers to the modulation bandwidth of the signal) or else, with sufficient sensitivity, became known in the news. such signals could not be sufficiently differentiated against glitches. In addition, the radio frequencies of the institution's permitted communication could not be discriminated sufficiently to avoid false alarms. The latter problem becomes particularly virulent when using the DECT standard for permitted communication, since their frequency range lies exactly between the GSM 1800 band and the UMTS band.

Die funkdienstspezifischen Lösungen im oben dargelegten Verständnis beziehen sich im europäischen Raum nur auf die beiden heute verfügbaren GSM Bänder sowie das UMTS Band, welche in allen Fällen sequenziell analysiert werden (dies hat die Analyse der gegenständlichen Geräte durch die Anmelder gezeigt). Hierzu existieren nur äußerst unspezifische Firmenschriften.The radio service-specific solutions in the above-mentioned understanding relate in Europe only to the two GSM bands available today and the UMTS band, which are analyzed sequentially in all cases (this has been shown by the Applicants' analysis of the subject devices). For this purpose, only very unspecific company documents exist.

Seitens des DPMA wurden im Prüfungsverfahren zu einem inzwischen aufgrund unzureichender Formulierungen zurückgenommenen und nicht veröffentlichten Patentantrag unsererseits die folgenden Schriften als nächstliegender Stand der Technik ermittelt:
(1) DE 19911240 A1
(2) WO 9629687 A1 On the part of the DPMA, the following documents were identified by us as the closest prior art in the examination proceedings for a patent application that had since been withdrawn due to inadequate formulations and which had not been published.
(1) DE 19911240 A1
(2) WO 9629687 A1

Schrift (1) weist jedoch schon im Oberbegriff zum ersten Patentanspruch und in dessen kennzeichnendem Teil entscheidende Unterschiede zur hiesigen Erfindung auf. Es handelt sich nämlich um ein „Verfahren zur Ortung von mobilen Telefonen ... dadurch gekennzeichnet, dass von einer Vielzahl der Mobilfunk-Messeinheiten elektromagnetische Signale in den Frequenzbereichen von Mobilfunkgeräten empfangen, nach den Parametern für Mobilfunksendesignale geprüft ... werden” wohingegen das entscheidende Merkmal des hiesigen Verfahrens gerade die Tatsache ist, dass es sich prinzipiell nicht nur auf mobile Telefone beschränkt sondern jegliche Funkkommunikation innerhalb der gesamten Detektionsbandbreite umfasst, so beispielsweise auch Amateurfunk oder WLAN. Außerdem geht es in der genannten Schrift um ein Gesamtsystem aus „einer Vielzahl von (dezentralen) Mobilfunk-Messeinheiten”, wohingegen hiesige Anmeldung nur einen Teil einer solchen Messeinheit betrifft. In Anspruch 2 dieser Schrift wird diese Beschränkung auf Mobilfunk nochmals besonders herausgestellt. Auch im Beschreibungsteil finden sich keine der diesseitigen Erfindung entgegenstehenden Offenbarungen. Angesichts der äußerst detaillierten Beschreibung aller wichtigen Elemente dieser Patentanmeldung und der großen Schwierigkeiten, die mit einer breitbandigen Detektion verbunden sind, kann man dem Fehlen einer solchen Offenbarung entnehmen, dass es sich bei dem hier verwendeten um das übliche sequenzielle Verfahren handelt.However, font (1) has already in the preamble to the first claim and in the characterizing part of crucial differences from the present invention. It is a "method for locating mobile phones ... characterized in that received by a plurality of mobile radio measuring units electromagnetic signals in the frequency ranges of mobile devices, according to the parameters for mobile radio signals checked ... "whereas the decisive feature of the local method is precisely the fact that it is not only in principle mobile phones limited but any radio communication within the entire detection bandwidth includes, for example, amateur radio or WLAN. Moreover, the cited document deals with an overall system of "a large number of (decentralized) mobile radio measuring units", whereas the present application relates only to a part of such a measuring unit. In claim 2 of this document, this restriction to mobile communications is again particularly highlighted. Also in the description part, there are no disclosures contrary to this invention. In view of the extremely detailed description of all the important elements of this patent application and the great difficulties associated with broadband detection, it can be inferred from the absence of such disclosure that the one used herein is the usual sequential method.

Schrift (2) weist dieselbe Einschränkung wie Schrift (1) in noch ausdrücklicher Form auf (Seite 5 Zeile 4): „... designed to receive telephone transmissions in a mobile telephone operating frequency ...”, was übersetzt heißt: „...vorgesehen für den Empfang von Telefonübertragungssignalen in einer Telefonbetriebsfrequenz ...”. Auch diese Schrift steht mit oben bereits dargelegter Argumentation der hiesigen Patentanmeldung nicht entgegen.Font (2) has the same restriction as Font (1) in still explicit form (page 5, line 4): "... designed to receive telephone transmissions in a mobile telephone operating frequency ...", which translates to: ". ..provided for receiving telephone transmission signals in a telephone operating frequency ... ". Again, this document does not preclude the above argumentation of the present patent application.

Als nächstliegenden Stand der Technik ist aus unserer Sicht die hochempfindliche Breitbandmesstechnik mit Detektordioden anzusehen, zu welcher die Schrift
(3) DE 103 34 886 ermittelt wurde. Diese steht jedoch der hiesigen Anmeldung nicht entgegen, weil bei jener das Ziel ist, alle Modulationsformen möglichst unverfälscht mit dem entsprechenden Feldstärkewert darzustellen, während bei hiesiger Anmeldung das kennzeichnende Element darin liegt, dass genau das nicht der Fall ist, sondern breitbandige Modulationsformen gegenüber schmalbandigeren Modulationsformen in der Größenordnung eines Faktors 10–1000 „bevorzugt” werden.In our view, the closest prior art is the highly sensitive broadband measurement technology with detector diodes, to which the font
(3) DE 103 34 886 was determined. However, this does not preclude the local application, because in that the goal is to represent all modulation forms as true as possible with the corresponding field strength value, while in this application, the characterizing element is that exactly this is not the case, but broadband modulation forms over narrowband modulation forms on the order of a factor of 10-1000 "preferred".

Weitere Schriften konnten nicht ermittelt werden.Further fonts could not be determined.

Vor- und Nachteile der Verfahren gemäß dem Stand der TechnikAdvantages and disadvantages of the prior art methods

Der Vorteil funkdienstspezifischer Detektionsysteme liegt naturgemäß in der Begrenzung der Aufgabe. Es ist technisch offensichtlich, dass die Beschränkung der funkdienstspezifischen Systeme auf die Dienste GSM 900, GSM 1800 und UMTS (in Europa, in anderen Teilen der Welt sind es gegebenenfalls andere Dienste) die Separation von Störsignalen und erlaubter Funkkommunikation signifikant vereinfacht. Durch die schmalbandige Herangehensweise lässt sich zudem mühelos die für eine zuverlässige Detektion illegaler Kommunikation notwendige, hohe Empfindlichkeit erreichen, weil das Rauschen naturgemäß proportional zur Einschränkung des Frequenzbereiches reduziert wird. Auch die erlaubte Funkkommunikation ist so schon vom Ansatz her sehr gut separiert (im Bereich von JVAs künftig im Wesentlichen DECT und TETRA, außerdem sind die öffentlich verwendeten analogen und digitalen Rundfunk- und Fernsehsender sowie sonstiger Funkanwendungen zu beachten). Die ohnehin begrenzte Aufgabe wird dadurch weiter erleichtert, dass nur der Uplink erkannt werden muss und damit zugleich eine sehr hohe Selektion gegenüber dem Downlink gewährleistet ist, der naturgemäß nicht erkannt werden braucht und soll. Auch sind für diese Funkdienste eine große Vielfalt an fertigen Bauteilen und Modulen zum Bau solcher Detektoren erhältlich.The advantage of radio-specific detection systems is naturally in the limitation of the task. It is technically obvious that the limitation of the radio service-specific systems to the services GSM 900, GSM 1800 and UMTS (in Europe, in other parts of the world it may be other services) significantly simplifies the separation of interfering signals and allowed radio communication. The narrowband approach also makes it possible to easily achieve the high sensitivity required for reliable detection of illegal communication, because the noise is naturally reduced proportionally to the restriction of the frequency range. Even the permitted radio communication is already very well separated in terms of approach (in the field of JVAs in the future essentially DECT and TETRA, also the publicly used analogue and digital radio and television broadcasters as well as other radio applications are to be considered). The already limited task is further facilitated by the fact that only the uplink must be recognized and thus at the same time a very high selection compared to the downlink is guaranteed, which naturally need not and should not be recognized. Also, a large variety of finished components and modules for constructing such detectors are available for these wireless services.

Ebenso offensichtlich sind die Nachteile funkdienstspezifischer Detektionsysteme: Um auch nur die jeweils auf dem Markt befindlichen Mobilfunkdienste abdecken zu können, müssen diese Systeme ständig um die Frequenzbereiche neuer Dienste erweitert werden (aktuell zum Beispiel LTE, „long term evolution”). Dies ist zumindest aufwändig, wenn nicht sogar die Verwendung kombinierter Baugruppen einen kompletten Austausch der eigentlichen Detektionseinheit nötig macht.The disadvantages of radio service-specific detection systems are just as obvious: in order to cover only the mobile services that are currently on the market, these systems must constantly be extended by the frequency ranges of new services (currently, for example, LTE, "long term evolution"). This is at least costly, if not even the use of combined assemblies makes a complete replacement of the actual detection unit necessary.

Andere Funkdienste werden generell nicht erfasst, zum Beispiel herkömmliche (und weit verbreitete) Handfunkgeräte, Satellitentelefone oder WLAN. Ebenso wenig werden naturgemäß illegale Sender auf nicht freigegebenen Frequenzen erkannt.Other radio services are generally not covered, for example conventional (and widespread) hand-held radios, satellite telephones or WLAN. Nor are naturally illegal channels detected on non-shared frequencies.

Nachteile einfacher Breitbanddetektoren gemäß dem Stand der Technik: Vor dem Hintergrund der oben genannten, offensichtlichen Nachteile funkdienstspezifischer Systeme ist eine Breitbandlösung technisch unmittelbar naheliegend und es gab folglich in der Vergangenheit auch schon Feldversuche in dieser Richtung. Dass solche Lösungen sich nicht durchgesetzt haben, liegt an den – ungelösten – großen technischen Schwierigkeiten, mit denen diese zu kämpfen haben. Als da wären:
Es werden ausnahmslos alle Funksignale (Kommunikation wie auch Störungen) innerhalb des betrachteten Frequenzbereiches detektiert, sobald diese oberhalb des einzustellenden Detektionsniveaus liegt, sowohl von innerhalb der JVA als auch von außen kommend. Diese muss offensichtlich von der unerlaubten Funkkommunikation separiert werden, um Fehlalarme zu vermeiden. Bezüglich der Funkdienste, die nicht detektiert werden sollen, lässt sich dieses Problem im Prinzip durch HF-Filterung gemäß dem Stand der Technik lösen, sei es durch Bandpassfilter, die nur die zu detektierenden Frequenzbänder durchlassen oder durch Bandsperrfilter für die von der Detektion auszunehmenden Frequenzen. Gerade im europäischen Raum bleibt allerdings das Problem, dass die häufig in JVAs für die anstaltseigene Kommunikation verwendete DECT-Frequenz genau zwischen GSM 1800 und UMTS liegt und gemäß dem heutigen Stand der Technik durch HF-Filterung allein nicht ausreichend scharf selektiert werden kann.Disadvantages of simple broadband detectors according to the prior art: Against the background of the above-mentioned obvious disadvantages of radio-specific systems, a broadband solution is technically immediately obvious and consequently there have already been field experiments in this direction in the past. That such solutions have not prevailed, is due to the - unresolved - major technical difficulties with which they have to fight. As there are:
Without exception, all radio signals (communication as well as interference) within the considered frequency range are detected as soon as it lies above the detection level to be set, both from within the JVA and from outside. This must obviously be separated from unauthorized radio communication in order to To avoid false alarms. With regard to the radio services that are not to be detected, this problem can in principle be solved by RF filtering according to the prior art, be it by bandpass filters which only pass the frequency bands to be detected or by band rejection filters for the frequencies to be picked up by the detection. Especially in the European area, however, the problem remains that the DECT frequency often used in JVAs for the institution's communication is exactly between GSM 1800 and UMTS and according to the current state of the art by RF filtering alone can not be selected sufficiently sharp.

Sich ändernde Umweltbedingungen, zum Beispiel durch geöffnete oder geschlossene Fenster einer Zelle führen zu kurzfristigen Pegelunterschieden, welche gravierend größer sein können, als beispielsweise der Pegelhub, welcher durch das Einloggen eines UMTS Handys oder während des Gesprächs in relativer Nähe zur Basisstation verursacht wird. Erschwerend kommt hinzu, insbesondere bei UMTS, dass beim Öffnen des Fensters (durch Wegfall des schirmenden Effektes besonders von Isolierglas) nicht nur die von der Basisstation verursachte Feldstärke schlagartig ansteigt, sondern durch die automatische Verstärkungsregelung des Handys dessen Sendeleistung analog zurückgefahren wird. Auch das Aufschalten von zusätzlichen Verkehrskanälen auf Mobilfunkmasten zu Zeiten hohen Mobilfunkaufkommens führt zu Pegelunterschieden, welche potentiell als einsetzende Funkkommunikation innerhalb des zu überwachenden Bereiches interpretiert werden können.Changing environmental conditions, for example through open or closed windows of a cell, lead to short-term level differences, which can be significantly greater than, for example, the level shift caused by the logging in of a UMTS mobile phone or while talking in relative proximity to the base station. To make matters worse, especially in UMTS, that when opening the window (by eliminating the shielding effect especially of insulating glass) not only caused by the base station field strength increases abruptly, but is reduced by the automatic gain control of the mobile whose transmission power is reduced. The connection of additional traffic channels on mobile masts at times of high mobile traffic level leads to level differences, which can potentially be interpreted as incipient radio communication within the area to be monitored.

Dieses Problem verschärft sich zusätzlich durch die modernen Kommunikationsstandards, die aufgrund des technischen Fortschritts mit immer geringeren Sendeleistungen für den Uplink auskommen um eine sichere Verbindung zu gewährleisten, welche erschwerend auch noch auf eine größere Signalbandbreite verteilt werden. So kann ein UMTS- oder LTE-Handygespräch innerhalb einer Zelle durchaus einen weitaus geringeren Pegel verursachen als der Downlink eines Sendemasts, sogar bei geschlossenem Fenster.This problem is exacerbated by the modern communication standards, which due to the technical progress with ever lower transmission power for the uplink to ensure a secure connection, which are aggravated even distributed over a wider signal bandwidth. For example, a UMTS or LTE mobile call within a cell may well be much lower than the downlink of a broadcast tower, even with the windows closed.

Auch Maschinen, zum Beispiel Schweißmaschinen und Motoren, verursachen breitbandige Funkstörungen, da die gemäß den einschlägigen Normen geforderte Funkentstörung nie ideal sein kann. Außerdem haben Maschinen älteren Baujahrs teilweise noch nicht einmal die heute vorgeschriebenen Funkentstörmechanismen. Auch diese Störungen werden durch breitbandige Detektorlösungen registriert und können so Fehlalarme auslösen. Gleiches gilt für elektrostatische Entladevorgänge.Even machines, such as welding machines and motors, cause broadband radio interference, since the required according to the relevant standards interference suppression can never be ideal. In addition, some older machines do not even have the radio interference suppression systems prescribed today. These interferences are also registered by broadband detector solutions and can thus trigger false alarms. The same applies to electrostatic discharging processes.

Zusammenfassend sind breitbandige Detektionslösungen gemäß dem Stand der Technik

• entweder ausreichend empfindlich für breitbandige Funkdienste, verzeichnen aber untragbar viele Fehlalarme
• oder weniger empfindlich für Fehlalarme dafür aber zu unempfindlich zur sicheren Detektion von breitbandigen Funkdiensten.

In summary, broadband detection solutions according to the prior art

• either sufficiently sensitive to broadband radio services, but have an unacceptable number of false positives
• or less sensitive to false alarms but too insensitive to secure detection of broadband radio services.

Aufgabestellungtask

In der Praxis kann die Position, Ausrichtung und der Abstand der mobilen Kommunikationsgeräte gegenüber der Detektionsantenne äußerst unterschiedlich sein. Dies führt dazu, dass die zu detektierenden Signale einen großen Dynamikbereich umfassen. Da elektronische Detektorschaltungen naturgemäß eine begrenzte Dynamik haben, gehen kleinere Signale potentiell im Rauschen unter, während die Amplituden größerer Signale durch die Versorgungsspannung geklippt werden und dann zusätzliche Störungen verursachen. Hinzu kommt der Umstand, dass die Endgeräte breitbandig modulierter Funkdienste typischerweise mit einem Faktor von bis zu 100–1000 geringerer Sendeleistung arbeiten als diejenigen von schmalbandig modulierten Funkdiensten. Da der räumliche Faktor nur begrenzt beeinflusst werden kann, stellt sich diese Erfindung zur Aufgabe, ein Verfahren und die entsprechende Schaltung vorzustellen, mit welcher die typischerweise geringere Sendeleistung von Endgeräten breitbandig modulierter Funkdienste näherungsweise kompensiert werden kann.In practice, the position, orientation and spacing of the mobile communication devices with respect to the detection antenna can be extremely different. As a result, the signals to be detected include a large dynamic range. As electronic detector circuits inherently have limited dynamics, smaller signals potentially become noise, while the amplitudes of larger signals are clipped by the supply voltage and then cause additional noise. Added to this is the fact that the terminals of broadband-modulated radio services typically work with a factor of up to 100-1000 lower transmission power than those of narrowband modulated radio services. Since the spatial factor can only be influenced to a limited extent, this invention sets itself the task of introducing a method and the corresponding circuit with which the typically lower transmission power of terminals of broadband-modulated radio services can be approximately compensated.

Ziel ist es, die Pegel von breitbandig und schmalbandig modulierten Signalen anzugleichen, und zwar unabhängig von der vorherigen Kenntnis der Trägerfrequenz und Modulationsart dieser Funkkommunikation und simultan für beliebige Funkdienste innerhalb eines simultan erfassten, mehrere unterschiedliche Funkdienste umfassenden Frequenzbereiches.The aim is to equalize the levels of wideband and narrowband modulated signals, regardless of the prior knowledge of the carrier frequency and modulation type of this radio communication and simultaneously for any radio services within a simultaneously detected, several different radio services comprehensive frequency range.

Die Merkmale des Verfahrens und der Schaltungsanordnung zur Lösung des Problems sind in den Patentansprüchen dargelegt.The features of the method and the circuit arrangement for solving the problem are set out in the patent claims.

Beschreibung der Erfindung und deren Vorteile gegenüber dem Stand der TechnikDescription of the invention and its advantages over the prior art

In dieser Erfindung wird ein Verfahren und eine entsprechende Schaltungsanordnung vorgestellt, welche es erstmals möglich machen – ohne Kenntnis der für den jeweiligen Funkdienst verwendeten Frequenz oder Modulationsart – die durch mobile drahtlose Sprach- oder Datenkommunikation verursachten Uplink-Signale beliebiger Funkdienste innerhalb eines sehr großen Frequenzbereiches simultan so aufzubereiten, dass die Signale in geeigneter Weise umso stärker unterdrückt werden, desto schmaler deren Modulationsbandbreite ist.In this invention, a method and a corresponding circuit arrangement are presented, which make it possible for the first time - without knowledge of the frequency or modulation used for the respective service - the mobile wireless voice or data communication caused uplink signals of any radio services within a very large frequency range simultaneously so that the signals are appropriately suppressed more, the narrower their modulation bandwidth is.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechende Schaltungsanordnung sind selbstverständlich einzubetten in weitere Verfahrensschritte und Schaltungsanordnungen zur breitbandigen Detektion von Hochfrequenzsignalen („breitbandige Detektion” gemäß der Definition eingangs des Kapitels „Stand der Technik”), zur Filterung des Hochfrequenzsignals um bekannte, starke Störquellen zu unterdrücken (zum Beispiel die Frequenz der drahtlosen Anstaltskommunikation), Verfahren zur weiteren Separation pulsförmiger und anderer Störsignale und zur Signalisierung eventuell detektierter illegaler Kommunikation entweder direkt am Detektor oder eingebunden ins Alarmmanagementsystem zum Beispiel der JVA.The method according to the invention and the corresponding circuit arrangement are of course to be embedded in further method steps and circuit arrangements for the broadband detection of high-frequency signals ("broadband detection" as defined in the beginning of the chapter "prior art") for filtering the high-frequency signal in order to suppress known, strong sources of interference ( for example, the frequency of wireless institutional communication), methods for further separation of pulse-shaped and other interfering signals and for signaling possibly detected illegal communication either directly at the detector or integrated into the alarm management system, for example, the prison.

Zunächst erfolgt eine Demodulation ins Basisband mittels einer HF-Diode, typischerweise einer Schottkydiode und zwar mit einer möglichst großen Videobandbreite (für einen nennenswerten Effekt in Bezug auf die „Bevorzugung” breitbandig modulierter Signale sollten mindestens 500 kHz erreicht werden). An dieser Stelle setzt dann die antragsgegenständliche Erfindung ein:
Im Basisband werden Signale mit geringer Signal- oder Modulationsbandbreite gegenüber solchen mit hoher Signal- oder Modulationsbandbreite selektiv gedämpft, also gefiltert (systemimmanent unabhängig von der ursprünglichen Trägerfrequenz). Und zwar so, dass die linke Filterflanke mit ca. 10–20 dB pro Dekade ansteigt und bei 5 kHz–1 MHz seine „linke Schulter” hat. Die tatsächliche Knickfrequenz ist den lokalen Gegebenheiten der Signale anzupassen. Bei der Einstellung der Steilheit der linken Filterflanke ist es ausschlaggebend, die durchschnittlichen Pegel von GSM und den breitbandig modulierten Signalformen möglichst gut anzugleichen. Die besonders relevanten GSM-Bänder werden aufgrund ihrer Signalstruktur auf diese Weise um größenordnungsmäßig 20–30 dB unterdrückt.First, a demodulation into the baseband by means of an RF diode, typically a Schottky diode and with the largest possible video bandwidth (for a significant effect in relation to the "preference" broadband modulated signals at least 500 kHz should be achieved). At this point then sets the application subject invention:
In baseband signals with low signal or modulation bandwidth compared to those with high signal or modulation bandwidth are selectively attenuated, so filtered (inherent in the system independent of the original carrier frequency). In such a way that the left filter edge rises with approx. 10-20 dB per decade and has its "left shoulder" at 5 kHz-1 MHz. The actual bending frequency must be adapted to the local conditions of the signals. When adjusting the steepness of the left filter edge, it is crucial to match the average levels of GSM and the broadband modulated waveforms as well as possible. Due to their signal structure, the particularly relevant GSM bands are suppressed by 20-30 dB in this manner.

Die Trägerfrequenz analoger Funksignale liegt im Basisband bei 0 Hz und wird deshalb maximal unterdrückt. Aufgrund der amplitudenmodulierten Sprache, welche naturgemäß vom unteren Hertz- bis in den unteren Kilohertzbereich reicht, und der hohen Pegel verbleibt nach der oben definierten Filterung noch ein zur sicheren Detektion ausreichender Pegel.The carrier frequency of analog radio signals is in the baseband at 0 Hz and is therefore suppressed maximum. Due to the amplitude-modulated speech, which naturally extends from the lower hertz to the lower kilohertz range, and the high level, a level sufficient for reliable detection still remains after the above-defined filtering.

Dieses Vorgehen führt dazu, dass mit einem Spreizspektrum modulierte Signale wie WCDMA, OFDM „bevorzugt” durchgelassen werden, da diese nicht so stark unterdrückt werden wie die zuvor genannten Funkdienste.This procedure results in signals spread with a spread spectrum, such as WCDMA, OFDM, being transmitted "preferentially", since these are not suppressed as much as the previously mentioned radio services.

Der Detektor ist vorzugsweise im linearen Arbeitsbereich zu verwenden.The detector is preferably to be used in the linear operating range.

Eine schematische Einordnung des Verfahrens ist zur Erläuterung in den Zeichnungen (1) dargestellt.A schematic arrangement of the method is shown by way of illustration in the drawings (1).

Claims

A method for reducing signal levels of narrowband modulated radio services against the signal levels of broadband modulated radio services regardless of the knowledge of the carrier frequency and modulation of this radio communication and simultaneously for any radio services within a simultaneously detected, several different radio services comprehensive frequency band characterized in that the levels of narrowband modulation types protocol-independent attenuated by broadband modulation types, that the total signal of the monitored by this method frequency band is demodulated into the baseband and the resulting low-frequency signal is band-matched by a filter, which at about 10-20 dB per decade up to a kink frequency of 5 kHz-1 MHz rises and then forms an approximate plateau.

A circuit arrangement which is suitable for carrying out the method according to claim 1.