DE102013222211B4 - Device and method for the detection of signal interference - Google Patents

Device and method for the detection of signal interference

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    • H04B1/1027Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference induced by transmission assessing signal quality or detecting noise/interference for the received signal

Abstract

Vorrichtung zur Detektion von Signalinterferenzen in einem komplexen Empfangssignal mit folgenden Merkmalen: A device for detection of signal interference in a complex reception signal having the following features:
einer Prozessoreinrichtung (12; 12'), die ausgebildet ist, um a processor device (12; 12 '), which is designed to
eine Anzahl (N) von Abtastwerten des komplexen Empfangssignals zu erfassen; a number to detect (N) of samples of the complex received signal;
Realteile und Imaginärteile der Abtastwerte des komplexen Empfangssignals zu extrahieren (38; 42); (38; 42) for extracting the real parts and imaginary parts of the complex samples of the received signal;
Potenzen (48; 48a; 48b) der extrahierten Realteile (38) und der extrahierten Imaginärteile (42) mit einem Exponenten von 4 zu erhalten; Potencies (48; 48a; 48b) with an exponent to obtain the extracted real parts (38) and the extracted imaginary parts (42) of Figure 4;
einen Mittelwert der Potenzen zu erhalten (52a; 52b); to obtain an average of the powers (52a; 52b);
die Normierungspotenzen (46; 46a; 46b) der extrahierten Realteile (38) und der extrahierten Imaginärteile (42) mit einem Exponenten von 2 zu erhalten; the normalization potencies (46; 46a; 46b) with an exponent to obtain the extracted real parts (38) and the extracted imaginary parts (42) of Figure 2;
einen Mittelwert der Normierungspotenzen (54; 54a; 54b) zu erhalten; a mean value of the normalization potencies (54; 54a; 54b) to obtain;
einen Realteilquotienten (56a) basierend auf dem Mittelwert (54a) der Potenzen (48a) der Realteile (38) und dem Mittelwert (52a) der Normierungspotenzen (46a) der Realteile (38), und einen Imaginärteilquotienten (56b) basierend auf dem Mittelwert (54b) der Potenzen (48b) der Imaginärteile (42) und dem Mittelwert (52b) der Normierungspotenzen (46b) der Imaginärteile (42) zu erhalten; a real part of the quotient (56a) based on the mean (54a) of the potencies (48a) of the real parts (38) and the mean (52a) of the normalization potencies (46a) of the real parts (38), and a Imaginärteilquotienten (56b) based (on the average 54b of the potencies (48b) of the imaginary parts (42) and the mean (52b)) to obtain the normalization potencies (46b) of the imaginary parts (42);
einen Summenwert (62) basierend auf einem Quadratwert (58a), der auf dem Realteilquotienten (56a) beruht, und einem Quadratwert (58b), der auf dem Imaginärteilquotienten (56b) beruht, zu erhalten; a sum value (62) based on a square value (58a) based on the real part of the quotient (56a), and a square value (58b) formed on the Imaginärteilquotienten (56b) due to obtain; und and
das Ergebnis basierend auf einem Wurzelwert (64), der auf dem Summenwert (62) beruht, zu erhalten, so dass to obtain the result based on a root value (64) based on the sum value (62), so that
basierend auf einer Potenz (48a; 48b) einer Komponente (38; 42) des komplexen Empfangssignals mit einem Exponenten größer als 2 ein Ergebnis erhalten wird, das auf der Potenz (48a; 48b) beruht. based on a potency (48a; 48b) of a component (38; 42) of the complex received signal with an exponent result is greater than 2 is obtained, which on the potency (48a; 48b) rests.
einer Vergleichseinrichtung (14) zum Vergleichen des Ergebnisses mit einem vordefinierten Schwellwert (16), um ein Signalinterferenzdetektionsergebnis abhängig von dem Vergleich zu erhalten. a comparison device (14) for comparing the result with a predefined threshold value (16) to obtain a signal interference detection result depending on the comparison.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Detektion von Signalinterferenzen in der funkgestützten Kommunikation durch Auswertung des empfangenen Funksignals. The invention relates to an apparatus and a method for the detection of signal interference in the radio-based communications by evaluating the received radio signal.
  • Die funkbasierte Kommunikation wird zunehmend auch in der industriellen Automatisierungstechnik eingesetzt und ermöglicht kostengünstigere und flexiblere Fertigungsprozesse sowie die Umsetzung neuer Automatisierungskonzepte. The radio-based communication is increasingly used in industrial automation technology and provides cost-effective and flexible manufacturing processes and the implementation of new automation concepts. Die Anforderungen an die funkbasierte Kommunikation, besonders an Zuverlässigkeit und Zeitverhalten, bspw. Echtzeitfähigkeit sind für diesen Anwendungsfall bedeutend höher als beispielsweise für den Heim- und Bürobereich. The requirements for radio-based communication, particularly in reliability and time response, eg. Real-time capabilities are significantly higher than, for example, for the home and office for this application.
  • Als problematisch erweist sich bei der Erfüllung dieser Anforderung die Tatsache, dass alle funkbasierten Kommunikationssysteme die begrenzte Ressource Funkspektrum gemeinsam nutzen und darum konkurrieren. the fact that all radio-based communication systems use the limited resource radio spectrum together and compete to prove themselves in fulfilling this requirement as problematic. Die Konkurrenz ist speziell in den sogenannten Industrial, Scientific and Medical (ISM) Bändern, dh Frequenzbereiche die ohne Zuteilung durch Regulierungsbehörden in Industrie, Wissenschaft, Medizin, in häuslichen und ähnlichen Bereichen genutzt werden können, groß. The competition is especially in the so-called Industrial, Scientific and Medical (ISM) bands, ie frequency ranges that can be used without allocation by regulators in industry, science, medicine, domestic and similar areas, large. Darüber hinaus treten hochfrequente sowie niederfrequente Störungen durch beispielsweise Mikrowellensysteme oder Lichtbogenschweißen bzw. durch Transformatoren oder Motoren auf. Furthermore, there are high-frequency and low-frequency interference from, for example, microwave systems or arc welding or by transformers or motors. Hierbei ist zu beachten, dass die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen nicht örtlich begrenzt ist. Here, it should be noted that the propagation of electromagnetic waves is not localized.
  • Durch das sogenannte Frequenzmanagement bzw. Koexistenzmanagement, welches bspw. 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. By the so-called frequency management or coexistence management, which is defined for example. By the VDI / VDE Guideline 2185, the coexistence of wireless applications can be made and guarantees that is the prerequisite for the fulfillment of the requirements. Das Problem dabei ist, dass das Frequenzmanagement nur Koexistenz zwischen erfassten Systemen gewährleisten kann. The problem is that the frequency management can only guarantee coexistence between test systems. Fremdsysteme, wie etwa Mobiltelefone mit WLAN, Bluetooth, etc. und Störungen, wie die oben genannten, können die funkbasierte Kommunikation stören und damit ihre Zuverlässigkeit und Zeitverhalten negativ beeinflussen. Third-party systems, such as mobile phones with WiFi, Bluetooth, etc. and disorders like those mentioned above, may interfere with the radio-based communication and thus adversely affect their reliability and time response.
  • Ansätze, um diese Effekte abzumildern beschreiben bspw. in [1], dass die Vorgaben des Frequenzmanagements z. Approaches to mitigate these effects describe eg. In [1] that the requirements of spectrum management such. 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” Berücksichtigt werden können. For example, by "... an automatic system for continuous monitoring of the radio spectrum to be installed which can already detect irregularities, if necessary, even if they have no effect on the plant operation" can be taken into account. Eine Realisierung eines solchen „automatischen Systems zur permanenten Überwachung des Funkspektrums” ist in [2] beschrieben. An implementation of such an "automatic system for continuous monitoring of the radio spectrum" is described in [2]. Dabei 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. The spectrum (power versus frequency) is measured in the 2.4 GHz ISM band, and with the determined in a learning phase, typical environments (mask) compared. Überschreitet das gemessene Leistungsdichtespektrum den Referenzwert um einen einstellbaren Schwellwert so löst das System Alarm über eine oder mehrere Schnittstellen aus. Exceeds the measured power density spectrum of the reference value by an adjustable threshold value the system alarm via one or more interfaces triggers.
  • 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 third-party systems or baffles can also occur with a capacity below the reference value and can not be collisions of systems with the same cut-off frequencies detected on the basis of spectral analysis, this form of realization is basically limited to ensure the co-existence and thus the availability and the time response.
  • Dabei wird die beispielsweise von Bluetooth-Systemen genutzte Liste der aufgrund von Störungen nicht zu verwendenden Frequenzen (Blacklist) zurückgegriffen. The example used by Bluetooth systems list due to interference not to use frequencies is resorted (blacklist). Mit dieser Information werden Störquellen anhand von Kanalmuster, Verlauf der Störung und Bandbreite der Störung erkannt. With this information, interference sources are detected by channel pattern of the perturbation and bandwidth of the disturbance.
  • In [1] ist ebenfalls ein Verfahren zur Schätzung eines Signal-zu-Rausch-Abstands (Signal-to-Noise-Ratio – SNR) beschrieben, das Rückschlüsse auf eine Kanalqualität liefern kann. (Signal-to-Noise-Ratio - SNR) in [1] a method for estimating a signal-to-noise ratio is also described, the conclusions to a channel quality can provide.
  • Bspw. For example. bietet Bluetooth-Technologie günstige und relativ unkomplizierte Lösungen für verschiedene Anwendungen im sogenannten ISM-Frequenzband. offers Bluetooth technology cheap and relatively uncomplicated solutions for various applications in the so-called ISM frequency band. Bei Anwendungen, die starke Anforderungen bezüglich Betriebssicherung und Echtzeitfähigkeit stellen, wie etwa im Bereich der industriellen Automatisierungstechnik, kann es entscheidend sein, Interferenzquellen, die Datenpakete korrumpieren können, was zu erneuten Übertragungen und Verzögerungen führen kann, zu entdecken. For applications that place heavy demands regarding operational assurance and real-time capabilities, such as in the field of industrial automation technology, it can be vital sources of interference may corrupt the data packets, which can lead to retransmissions and delays to discover. In einem industriellen Umfeld, wo bestimmte Frequenzbänder für bestimmte Piconetze (lokal begrenzte Personal Area Network – PAN, die über bspw. über Bluetooth kommunizieren) reserviert sind, sind Funkkanäle normalerweise vordefiniert, wie es bspw. für Bluetooth in In an industrial environment where specific frequency bands for certain piconetworks (localized Personal Area Network -. PAN that communicate via Bluetooth, for example) are reserved radio channels are usually pre-defined, as for example for Bluetooth in. 15 15 gezeigt ist. is shown.
  • Bluetooth wurde aufgrund seiner geringen Kosten und geringen Energiebedarfs sehr beliebt. Bluetooth was chosen for its low cost and low energy consumption very popular. Die Vorteile von Bluetooth erstrecken sich über mehrere industrielle Anwendungen, wie etwa Sensoren und Aktuatoren zur Steuerung beweglicher Maschinenteile, Messen und Steuern von beweglichen Objekten, Koordinierung zwischen Robotern und Fahrzeugen, Maschinenüberwachung und viele andere. The advantages of Bluetooth extend over several industrial applications, such as sensors and actuators for controlling mobile machine parts, measuring and controlling moving objects, coordination between robots and vehicles, machine monitoring and many others. Diese Anwendungen können strenge Zuverlässigkeit und Quality of Service(QoS)-Standards benötigen, da sonst die Effizient im Hinblick auf eingesetzte Ressourcen, wie etwa Zeit und/oder Geld, gefährdet sein können, wie es in [5] beschrieben ist. These applications may require strict reliability and quality of service (QoS) standards, otherwise the efficiency in terms of used resources such as time and / or money may be at risk, as described in [5]. Folglich kann es äußerst kritisch sein, eine zuverlässige Kommunikation innerhalb von Umgebungen der industriellen Automatisierung zu unterhalten. Consequently, it can be extremely critical to maintain a reliable communication within environments of industrial automation.
  • Signale werden im Bluetooth-Standard moduliert, indem Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK) mit einem Modulationsindex von 0,35 genutzt wird. Signals are modulated in the Bluetooth standard, by Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK) is used with a modulation index of 0.35. Eine binäre 1 ist durch eine positive Frequenzabweichung, eine binäre 0 ist durch eine negative Frequenzabweichung repräsentiert. A binary 1 is formed by a positive frequency deviation, a binary 0 is represented by a negative frequency deviation. GMSK ist eine Form des Continuous Phase Modulation (CPM), das Filter mit einer Gauss-Form zur Pulsformung nutzt. GMSK is a form of Continuous Phase Modulation (CPM), the filter uses a Gaussian form for pulse shaping. Die Sendeleistung kann bis 100 mW erreichen, was den Sendebereich bis auf 100 m erweitern kann. The transmit power can reach 100 mW, which can extend the transmission range of up to 100 m. Bluetooth-Systeme haben 79 verschiedene Kanäle mit jeweils 1 MHz Bandbreite und genutzten Mittenfrequenzen, die durch Bluetooth systems have 79 different channels, each with 1 MHz bandwidth and center frequencies used, by f = (2402 + k) MHz, k = 0, 1, 2....78 (1) f = (2402 + K) MHz, k = 0, 1, 2 .... 78 (1) wie es in [6] und exemplarisch in as in [6] and exemplary in 15 15 beschrieben ist. is described.
  • Funksender sind durch umfängliche Nutzung und eine zunehmende Anzahl von Geräten zunehmend verknappendem Spektrum gezwungen zu koexistieren, wie es in [7] beschrieben ist. Radio stations are forced through extensive use and an increasing number of devices increasingly verknappendem spectrum to coexist, as described in [7]. Um ein gewisses Level industriellen QoS beizubehalten, ist es wichtig, gegenseitige Interferenz zu erkennen. In order to maintain a certain level industrial QoS, it is important to recognize mutual interference. Bluetooth-Bluetooth Koexistenz wurde in verschiedenen Arbeiten, wie etwa [8], [9] oder [10] behandelt. Bluetooth Bluetooth coexistence was treated in various works, such as [8], [9] or [10]. Ergebnisse dieser Arbeiten führen zu dem Schluss, dass Bluetooth-Bluetooth Interferenz mehr von der Dichte von Knoten in einem bestimmten Bereich denn von der Anzahl der Knoten abhängt. Results of this work lead to the conclusion that Bluetooth Bluetooth in a particular area because depends interference more of the density of nodes on the number of nodes. Willig erklärt in [11], dass ein höheres Risiko der Interferenz existiert, wenn dieselben Frequenzen durch einander überlappende Piconets temporär okkupiert (englisch: hopped) werden. Readily explained in [11] that a higher risk of interference exists if the same frequencies by overlapping piconets temporarily occupied (English: hopped) are. In [12] wird durch Howitt ein analytisches Modell zur Charakterisierung gegenseitiger Interferenz in Bluetooth Piconets hergeleitet. In [12] an analytic model for characterizing mutual interference in Bluetooth piconets is derived by Howitt. Ferner wird die Wahrscheinlichkeit einer für die Datenübertragung schädlichen Kollision, die eine erneute Übertragung erfordert, hergeleitet und mehrere Faktoren, wie etwa die Frequenzverschiebung und die relative Stärke beider Signale berücksichtigt. Further, the likelihood of harmful for the data transmission collision requiring retransmission is derived and taken into consideration several factors, such as the frequency offset and the relative strength of both signals.
  • Neben einer Interferenz durch überlappende Piconets kann auch eine Interferenz durch externe Systeme und Geräte in einem Piconet die Übertragungsqualität beeinflussen. In addition to an interference by overlapping piconets also an interference may affect the transmission quality in a piconet by external systems and devices.
  • Bekannte Ansätze können in Energiedetektoren, Detektion durch Hypothesentests, informationstheoretische Detektoren und Detektion durch Hidden Markov Modulierung unterschieden werden. Known approaches can be distinguished by detection hypothesis testing, information theory detectors and detection by Hidden Markov modulation in energy detectors. Energiedetektion ist aufgrund der geringen Komplexität eine der häufigsten Methoden, um Interferenz zu detektieren. Energy detection is due to the low complexity of one of the most common methods to detect interference. Nach einer Fast Fourier Transformation (FFT) mit N Stützstellen wird die Gesamtleistung des Signals als die Summe der Leistungen an den N Frequenzpunkten und mit einem vordefinierten Schwellwert verglichen. After a Fast Fourier Transform (FFT) having N sampling points, the total power of the signal is compared as the sum of the powers to the N frequency points, and with a predefined threshold value. Jedoch hängt dieser Schwellwert weitgehend von dem Rauschpegel ab, der in einem laufenden Betrieb variieren wird, wie es in [13] beschrieben ist. However, this threshold value largely depends on the noise level will vary in a running operation, as described in [13]. Deshalb nimmt der Gesamterfolg in Umgebungen mit einem starken Rauschanteil ab. Therefore, the overall success in environments decreases with a strong noise. Zusätzlich betrachten solche Detektoren lediglich die Gesamtleistung des empfangenen Signals. In addition, such detectors consider only the total power of the received signal. Eine fehlerhafte Entscheidung wird getroffen, wenn zwei Signale interferieren, ihre Gesamtleistung jedoch kleiner als der Schwellwert ist oder wenn ein einzelnes nutzbares Signal eine Leistung aufweist, die größer ist als der Schwellwert. An erroneous decision will be made when two signals interfere, however, their overall performance is less than the threshold, or if a single useful signal has a power that is greater than the threshold. So ist beispielsweise vorstellbar, dass zwei ggf. unkorrelierte oder gering korrelierte Signale eines Nutzsignalsenders und eines Störers eine Kollision von Datenpaketen auslösen, sich jedoch zumindest teilweise gegenseitig in Amplitude durch Superposition, dh Überlagerung, auslöschen. For example, imagine that two possibly uncorrelated or low-correlated signals of a Nutzsignalsenders and an interferer cause a collision of data packets, however, at least partly each other in amplitude by superposition, that is, overlay, delete. Dies kann dazu führen, dass eine nicht oder lediglich gering erhöhte, jedoch unterhalb eines Leistungs- oder Energieschwellwertes liegende Sendeleistung am Interferenzdetektor feststellbar ist. This may mean that one is not or only slightly increased, but below a performance or Energieschwellwertes lying transmission power on interference detector detected. In anderen Worten kann in diesem Fall die Signalinterferenz an einem Energiedetektor unentdeckt bleiben. In other words, the signal interference can remain undetected on a power detector in this case.
  • Bei einer Detektion durch Hypothesentests kann die Detektion von Interferenz als ein klassisches Detektionsproblem gesehen werden, bei dem die Detektionstheorie genutzt werden kann. Upon detection by hypothesis tests for the detection of interference can be seen as a classic detection issue where the detection theory can be used. Der Funkempfänger evaluiert die Wahrscheinlichkeit zweier Hypothesen: Die Anwesenheit oder die Abwesenheit von Interferenz, was für jede Frequenzlinie bzw. Spektrallinie durchgeführt wird. The radio receiver evaluates the probability of two hypotheses: The presence or absence of interference, which is performed for each frequency or spectral line. Die Hypothesenwahrscheinlichkeiten werden dann mit einem Schwellwert mittels einem generalisierten Wahrscheinlichkeitsquotiententests (Likelihood Ratio Test) verglichen, wie es beispielsweise in [14] beschrieben ist. The hypothesis probabilities are then compared with a threshold by means of a generalized likelihood ratio test (Likelihood Ratio Test), as described for example in [14]. Jedoch kann aufgrund der Komplexität von genutzten Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen (Probability Density Function) (PDF's) eine analytische Auswertung des Schwellwerts praktisch unausführbar sein. However, due to the complexity of an analytical evaluation of the threshold value can be virtually unworkable of used probability density functions (Probability Density Function) (PDF's). Zusätzlich erfordert eine Auswertung der Kanalverhältnisse Kenntnis über die Anzahl der Störer in jeder Frequenzlinie, so dass die Komplexität exponentiell mit der Anzahl der Störer steigen wird. In addition, an evaluation of the channel conditions knowledge of the number of interferers requires in each frequency line, so that the complexity will increase exponentially with the number of interferers.
  • Informationstheoretische Detektoren können die Anzahl der Störer in einer bestimmten Frequenzlinie durch Eigenwertanalyse schätzen, wie es in [15] beschrieben ist. Information Theoretical detectors can be estimated by eigenvalue analysis, the number of interferers in a specific frequency line, as described in [15]. Anstatt einen Energieschwellwert zu schätzen, wird eine Kovarianzmatrix geschätzt, um Eigenwerte zu generieren, die als eine Schätzung der spektralen Leistung dienen. Instead of estimating a power threshold, a covariance matrix is ​​estimated to generate eigenvalues, which serve as an estimate of the spectral power. Daraufhin werden informationstheoretische Kriterien genutzt, um die Signalraumdimensionen und somit die Anzahl der Störer zu schlussfolgern. Then information theoretic criteria are used to infer the signal space dimensions and thus the number of interferers. Jedoch definiert die Signalraumdimension den Energieschwellwert, der in Energieverfahren genutzt wird, so dass von solchen Detektoren erwartet wird, dass sie ähnliche Ergebnisse erbringen, wie Energiedetektoren. However, the signal space dimension defines the energy threshold, which is used in energy processes, so that is expected of such detectors is that they give similar results, such as energy detectors.
  • Bei einer Detektion mittels Hidden Markov-Modellierung basiert ein Interferenzdetektor auf Hidden Markov-Ketten, wie es beispielsweise in [16] vorgeschlagen wird. In a detection by means of Hidden Markov modeling an interference detector is based on Hidden Markov chains, as is proposed, for example, in [16]. Eine Zustandsgröße repräsentiert die Anzahl möglicher Störer in jeder Frequenzlinie, wobei der erste Zustand lediglich Rauschen, der zweite Zustand Rauschen plus ein Signal, der dritte Zustand Rauschen plus zwei Signale, usw. darstellt. A state variable representing the number of potential interferers in each frequency line, wherein the first state only noise, the second state noise plus a signal, the third state noise plus two signals, etc. represents. Somit bestimmt die Zustandsfolge für die Markov-Kette den Interferenzstatus jeder Frequenzlinie. Thus, the state sequence determines the interference status of each frequency line for the Markov chain. Jedoch benötigt das Bestimmen des optimalen Modells für jede Situation große Speicheranforderungen und eine große Komplexität der Berechnung, wie es beispielsweise in [16] beschrieben ist. However, determining the optimum model requires large memory requirements and a large computational complexity for every situation, as is described for example in [16]. Zusätzlich sollte eine Übergangsmatrix, die die verschiedenen Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen zwei beliebigen Zuständen bestimmt, vorab bestimmt werden. In addition, should a transition matrix, which determines the different transition probabilities between any two states are determined in advance.
  • Aus der From the US 6,177,906 B1 US 6,177,906 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Implementierung einer adaptiven intelligenten Antennenverarbeitung in einer Empfangs-Kornrnunikations-Station, umfassend eine Bestimmung von Gewichtungsvektoren für die Verarbeitung bekannt. is a method and apparatus for implementing an adaptive smart antenna processing in a receiving Kornrnunikations station comprising known, a determination of weighting vectors for processing.
  • Weitere Referenzen sind in Other references are in
    • US020050061057A1 US020050061057A1
    • US000008295189B2 US000008295189B2
    • US000008290100B2 US000008290100B2
    • US000007149205B2 US000007149205B2
    • WO002008112928A2 WO002008112928A2
    • US020080192644A1 US020080192644A1
    • US020080279093A1 US020080279093A1
    • US020080299932A1 US020080299932A1
    • JP000S58133060A JP000S58133060A
    • JP000S58137337A JP000S58137337A
    • JP000H08316996A JP000H08316996A
    • JP002002335196A JP002002335196A
    • JP002002353878A JP002002353878A
    • JP002008054303A JP002008054303A
    • JP002009267855A JP002009267855A
    • GB000002451682A GB000002451682A
    • CN000101047486B CN000101047486B
    • CN000101692631B CN000101692631B
    • CN000101697624B CN000101697624B
    • US20090197556A1 US20090197556A1
    • US6130907A US6130907A
    • US6704378B2 US6704378B2
    • EP2391022A1 EP2391022A1
    angegeben. specified.
  • Wünschenswert wäre demnach eine Vorrichtung und ein Verfahren, die bzw. das mit verhältnismäßig geringem Rechenaufwand eine zuverlässige Detektion von Signalinterferenzen ermöglicht. Accordingly, a desirable apparatus and methods and which allows relatively little computational effort, a reliable detection of signal interference would be.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine zuverlässigere Detektion von Interferenzen in einer funkgestützten Kommunikation zu schaffen. The object of the present invention is to provide an apparatus and a method for more reliable detection of interference in a radio-based communication.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. This object is achieved by the subject matter of the independent claims.
  • Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, erkannt zu haben, dass obige Aufgabe dadurch gelöst werden kann, dass Ergebnisse und Auswertungen basierend auf Potenzen von Signalkomponenten mit einer Ordnung größer als 2, Rückschlüsse auf eine durch einen interferierenden Sendeknoten erzeugte Signalinterferenz ermöglichen. The core idea of ​​the present invention is to have recognized that the above object can be achieved, that results and evaluations based on powers of signal components having an order greater than 2, allow conclusions to be generated by an interfering transmitter node signal interference.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Vorrichtung zur Detektion von Signalinterferenzen eines Empfangssignals eine Prozessoreinrichtung und eine Vergleichseinrichtung. According to one embodiment, an apparatus includes for the detection of signal interference of a reception signal processing means and comparison means. Die Prozessoreinrichtung ist ausgebildet, um eine Potenz einer Komponente des Empfangssignals mit einem Exponenten größer als 2 zu berechnen und ein Ergebnis auszugeben, das auf der Potenz beruht. The processor means is adapted to calculate a power of a component of the received signal with an exponent greater than 2 and to output a result that is based on the potency. Die Vergleichseinrichtung ist ausgebildet, um das Ergebnis mit einem vordefinierten Schwellwert zu vergleichen und basierend auf dem Vergleich ein Vergleichsergebnis, beispielsweise eine festgestellte Signalinterferenz, bereitzustellen. The comparison means is configured to compare the result with a predefined threshold and based on the comparison a comparison result, for example, a detected signal interference to provide. Dabei ist die Prozessoreinrichtung ausgebildet, um eine Anzahl von Abtastwerten des komplexen Empfangssignals zu erfassen und um Realteile und Imaginärteile der Abtastwerte des komplexen Empfangssignals zu extrahieren. The processor means is adapted to detect a number of samples of the complex received signal and to extract real and imaginary parts of the complex samples of the received signal. Die Prozessoreinrichtung ist ausgebildet, um Potenzen der extrahierten Realteile und der extrahierten Imaginärteile mit einem Exponenten von 4 sowie einen Mittelwert der Potenzen zu erhalten. The processor device is configured to obtain powers of the extracted real parts and the imaginary parts extracted with an exponent of 4, and a mean value of powers. Ferner ist die Prozessoreinrichtung ausgebildet, um die Normierungspotenzen der extrahierten Realteile und der extrahierten Imaginärteile mit einem Exponenten von 2 und einen Mittelwert der Normierungspotenzen zu erhalten. Furthermore, the processor means is adapted to obtain the normalization potencies of the extracted real parts and the imaginary parts extracted with an exponent of 2 and an average of the normalization of magnitude. Die Prozessoreinrichtung ist ferner ausgebildet, um einen Realteilquotienten basierend auf dem Mittelwert der Potenzen der Realteile und dem Mittelwert der Normierungspotenzen der Realteile, und einen Imaginärteilquotienten basierend auf dem Mittelwert der Potenzen der Imaginärteile und dem Mittelwert der Normierungspotenzen der Imaginärteile zu erhalten. The processor apparatus is further adapted to obtain a real part of the quotient based on the mean of the powers of the real parts and the mean value of the normalization of magnitude of the real parts, and a Imaginärteilquotienten based on the mean of the powers of the imaginary parts and the mean value of the normalization of magnitude of the imaginary parts. Ferner wird durch die Prozessoreinrichtung ein Summenwert basierend auf einem Quadratwert, der auf dem Realteilquotienten beruht, und einem Quadratwert, der auf dem Imaginärteilquotienten beruht, und das Ergebnis basierend auf einem Wurzelwert, der auf dem Summenwert beruht, zu erhalten. Further, a sum value is determined by the processor means on a square value based based on the real part of the quotient, and a square value based on the Imaginärteilquotienten, and to obtain the result based on a root value based on the summation value.
  • Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass eine Signalinterferenz unabhängig von einer Gesamtsendeleistung, die möglicherweise durch mehrere interferierende Sender in einem Frequenzband abgestrahlt wird, feststellbar ist und eine erhöhte Genauigkeit bzw. Aussagesicherheit des Vergleichsergebnisses erhalten werden kann. An advantage of this embodiment is that signal interference regardless of a total transmit power that may be radiated by a plurality of interfering channels in a frequency band that is detectable and increased accuracy or confidence level of the comparison result can be obtained.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Further advantageous embodiments are the subject of the dependent claims. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Preferred embodiments of the present invention will be detailed subsequently referring to the accompanying drawings. Es zeigen: Show it:
  • 1 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Detektion von Signalinterferenzen; a schematic representation of an apparatus for the detection of signal interference;
  • 2 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die ein weiteres Ausführungsbeispiel ist; a schematic representation of an apparatus that is another embodiment;
  • 3a 3a eine schematische Darstellung eines Bandpassfilters, welches durch eine Software realisiert und basierend auf einem Steuersignal einstellbar ist; a schematic representation of a bandpass filter, which is realized by software and adjustable based on a control signal;
  • 3b 3b eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die einen Konfigurator und den Schwellwertspeicher aufweist; a schematic representation of an apparatus comprising a configurator, and the threshold value memory;
  • 4 4 Auszüge einer Vorrichtung, bei der die Prozessoreinrichtung ausgebildet ist, eine vorbestimmte Anzahl von Abtastwerten eines komplexwertigen Eingangssignals zu erfassen; Extracts of a device in which the processor means is adapted to detect a predetermined number of samples of a complex input signal;
  • 5 5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die im Gegensatz zur Vorrichtung aus a schematic representation of an apparatus, in contrast to the device of 4 4 lediglich einen Signalpfad aufweist; having only one signal path;
  • 6 6 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Detektion von Signalinterferenzen, die ausgebildet ist, um die Potenz in Form einer Kurtosis der Realteile und der Imaginärteile des komplexen Eingangssignals zu bilden; a schematic representation of an apparatus for the detection of signal interference, which is designed to form the power in the form of a kurtosis of the real parts and the imaginary parts of the complex input signal;
  • 7 7 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Detektion von Signalinterferenzen, die ausgebildet ist, um die Potenz in Form einer Kurtosis der Realteile des komplexen Eingangssignals zu bilden; a schematic representation of an apparatus for the detection of signal interference, which is designed to form the power in the form of a kurtosis of the real parts of the complex input signal;
  • 8 8th eine schematische Darstellung eines simulativen Aufbaus zur Gewinnung von Schwellwerten; a schematic representation of a simulative structure for obtaining threshold values;
  • 9 9 eine schematische Darstellung eines experimentellen Setups mit einer Vorrichtung mit Laborgeräten zur Bestimmung von Schwellwerten; a schematic illustration of an experimental setup with a device using laboratory equipment for the determination of threshold values;
  • 10 10 einen qualitativen Graphen, an dem an der Abszisse ein SINR in dB und an der Ordinate ein jeweiliger ermittelter Kurtosis-Wert bezeichnet ist zur Gegenüberstellung simulativer und experimenteller Schwellwerte; a qualitative graph where the abscissa represents a SINR in dB and the ordinate represents a respective determined kurtosis value is designated simulative to the comparison and experimental threshold values;
  • 11 11 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Entscheidungsfindung, ob ein Signal als interferiert, dh fehlerhaft, oder nicht interferiert klassifiziert werden kann; a schematic flow diagram of a method for deciding whether a signal as to interfere, ie, defective, or can not be classified interferes;
  • 12 12 einen Graphen mit fünf Datenreihen a graph with five data series 96a 96a –e. e. An der Abszisse des Graphen ist das Interferer-To-Noise-Ratio (INR) in dB aufgetragen. On the abscissa of the graph, the interferer-To-Noise-Ratio (INR) is plotted in dB. Die Ordinate zeigt eine Wahrscheinlichkeit einer Fehldetektion; The ordinate indicates a probability of a false detection;
  • 13 13 einen Graphen mit drei Datenreihen a graph with three data series 98a 98a –c, die für verschiedene Funkstandards mögliche Kurtosis-Werte variierenden SINR-Werte gegenüberstellt; c, facing the varying for different radio standards possible kurtosis values ​​SINR values;
  • 14 14 zeigt eine schematische Darstellung eines Systemmodells zur Beschreibung des empfangenen Signals; shows a schematic representation of a system model for describing the received signal;
  • 15 15 zeigt eine schematische Darstellung von Kanälen, wie sie beispielsweise durch Bluetooth in dem 2,4 GHz ISM-Band okkupiert werden. shows a schematic representation of channels as they are occupied for example by Bluetooth in the 2.4 GHz ISM band.
  • Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann. Before describing embodiments of the present invention are explained in detail with reference to the drawings, it is noted that identical, functionally identical or equivalent elements, objects and / or structures in the different figures by the same reference numerals so that the illustrated, in different embodiments Description of these elements is interchangeable and can be applied to one another.
  • 1 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung shows a schematic representation of an apparatus 10 10 zur Detektion von Signalinterferenzen. for the detection of signal interference. Vorrichtung device 10 10 umfasst eine Prozessoreinrichtung includes a processor means 12 12 , eine Vergleichseinrichtung , Comparison means 14 14 und einen Schwellwertspeicher and a threshold value memory 16 16 . , Die Prozessoreinrichtung The processor device 12 12 ist ausgebildet, um basierend auf einer Komponente, wie etwa ein Realteil und/oder ein Imaginärteil eines komplexen Empfangssignals, eine Potenz zu berechnen. is adapted to based on a component, such as a real part and / or imaginary part of a complex received signal to calculate a power. Die Potenz weist einen Exponenten von größer als 2 auf, bspw. größergleich 2,5, größergleich 2,8, größergleich 3, größergleich 4 oder größergleich 5. Die Prozessoreinrichtung The potency has an exponent greater than 2, for example. Greater than or equal to 2.5, greater than or equal to 2.8, greater than or equal to 3, greater than or equal to 4 or greater than or equal 5. The processor means 12 12 ist ferner ausgebildet, ein Ergebnis, bspw. durch Ausführen von weiteren Rechenschritten, basierend auf der Potenz zu erhalten. is further formed a result, for example. by carrying out further calculation steps to obtain based on the potency. Beispielsweise kann das Ergebnis ein von einer Signalleistung des Nutzsignals und/oder des Interferenzsignals unabhängiger Wert sein, der es ermöglicht, eine Signalinterferenz zu detektieren, auch wenn bspw. eine kumulierte Signalleistung von Nutzsignal und Interferenzsignal unterhalb eines Leistungsgrenzwertes ist, so dass eine Interferenzdetektion basierend auf der Signalleistung (Leistungs-, oder Energiedetektoren) keine Signalinterferenz detektieren würde. For example, the result can be one of a signal power of the desired signal and / or the interference signal independent value that makes it possible to detect a signal interference, even if, for example, is. An accumulated signal power of the useful signal and the interference signal is below a power threshold, so that interference detection based on the signal power (power or energy detectors) would detect no signal interference.
  • Alternativ ist ebenfalls vorstellbar, dass die Prozessoreinrichtung Alternatively, is also conceivable that the processor device 12 12 ausgebildet, um ein Moment vierter Ordnung, die Kurtosis, eine andere Potenz oder ein anderes zentrales Moment zu berechnen. configured to calculate a fourth-order moment, the kurtosis, a different potency or another central element. So kann beispielsweise ein zentrales Moment dritter Ordnung, die auch als Schiefe (Skewness) bezeichnet werden kann, und mithin eine Potenz mit einem Exponenten von 3 berechnet werden. For example, a central third order moment, also known as skewness (skewness) may be referred to, and thus a power with an exponent of 3 can be calculated. Alternativ kann, möglicherweise unter Gewinnung Detektionsgenauigkeiten auch ein zentrales Moment fünfter oder höherer Ordnung berechnet werden. Alternatively may obtain detection accuracy is also a central element fifth or higher order can be calculated. Alternativ ist ebenfalls vorstellbar, die Potenz mit einem Exponenten in Form einer reellen Zahl, wie beispielsweise 2,1 oder 2,3, 3,5 oder 4,2 zu berechnen. Alternatively, it is also conceivable, the potency with an exponent in the form of a real number such as to calculate, for example, 2.1, or 2.3, 3.5 or 4.2. Ein zentrales Moment zweiter Ordnung entspricht einer Signalleistung abzüglich des Mittelwertes des Signals und mithin der Varianz. A central second order moment corresponds to a signal power minus the mean value of the signal and therefore the variance. In anderen Worten entspricht das zweite zentrale Moment damit einem Leistungsmittelwert. In other words, the second central moment thus corresponds to an average power. Das zentrale Moment der dritten Ordnung kann beispielsweise von additivem weißem Gaußschen Rauschen beeinflusst sein. The central moment of the third order may be influenced, for example by additive white Gaussian noise. Dies kann möglicherweise zu einer verringerten Detektionsgenauigkeit führen, jedoch gegenüber der Kurtosis möglicherweise einen verringerten Rechenaufwand aufweisen. This can potentially lead to decreased detection accuracy, but may have a reduced computational complexity compared to the kurtosis. Ist beispielsweise das zentrale Moment der dritten Ordnung hinreichend genau, können ein verringerter Rechenaufwand und mithin eine verringerte Anzahl von Rechenoperationen zu Zeit- und Energieeinsparungen führen. For example, if the central moment of the third order with sufficient accuracy, a reduced computational complexity and therefore a decreased number of arithmetic operations can result in time and energy savings.
  • Eine Potenz mit einem Exponenten größer 2 kann mithin den Informationsgewinn der Signalüberlagerung ermöglichen. A power with an exponent greater than 2 can therefore allow the information gain of the signal superposition.
  • Die Vergleichseinrichtung The comparison means 14 14 ist ausgebildet, um das Ergebnis der Prozessoreinrichtung is adapted to the result of the processor device 12 12 mit einem vordefinierten Schwellwert zu vergleichen, so dass ein Signalinterferenzdetektionsergebnis abhängig von dem Vergleich erhalten werden kann. to be compared with a predefined threshold value, so that a signal interference detection result can be obtained depending on the comparison. In anderen Worten kann ein Vergleichsergebnis Rückschlüsse auf eine Überlagerung eines Nutzsignals mit einem Interferenzsignal liefern, wenn das Ergebnis größergleich oder kleinergleich dem vordefinierten Schwellwert ist. In other words, a comparison result can give conclusions regarding a superposition of a desired signal to an interference signal, when the result is greater than or equal to or less equal to the predefined threshold. Das Signalinterferenzergebnis kann bspw. von einer weiteren Einrichtung oder Vorrichtung genutzt werden, um Aktionen basierend auf Signalinterferenzergebnis abzuleiten, wie etwa einen Alarm oder eine Signalisierung (Warnung) für andere Kommunikationspunkte. The signal interference result can be used by another device or apparatus, for example. To derive actions based on signal interference result, such as an alarm or signaling (warning) for other communication points.
  • Das Empfangssignal kann beispielsweise von einer Empfangseinrichtung The received signal, for example, by a receiving device 18 18 , wie etwa eine Antenne zum Empfangen eines drahtlos übermittelten Signals, oder einem Kabel, wie etwa einem Koaxialkabel, zum Empfangen eines drahtgebundenen Signals erhalten werden. , Such as an antenna for receiving a wirelessly transmitted signal, or a cable such as a coaxial cable can be obtained for receiving a wired signal. Das drahtgebundene Signal kann bspw. von einer an einer anderen Position befindlichen Empfangseinrichtung drahtlos empfangen der Prozessoreinrichtung über eine draht- oder kabelgebundene Verbindung zwischen der Empfangseinrichtung und der Prozessoreinrichtung bereitgestellt werden. The wired signal may, for example, be wirelessly received from a located at a position other receiving means of the processor device provided via a wired or wired connection between the receiving means and the processor means.
  • Der Schwellwertspeicher the threshold memory 16 16 ist ausgebildet, den vordefinierten Schwellwert zu speichern, so dass der vordefinierte Schwellwert von der Vergleichseinrichtung is configured to store the predefined threshold value, so that the predefined threshold value from the comparison means 14 14 erhalten werden kann, um den Vergleich auszuführen. can be obtained to perform the comparison. Der Schwellwertspeicher kann mehrere vordefinierte Schwellwerte aufweisen, die bspw. basierend auf verschiedenen Szenarien und/oder verschiedene Empfangs-, Übertragungs- oder Interenzarten des Empfangssignals vordefiniert sind. The threshold value memory may comprise more predefined threshold values, for example. Are based on predefined different scenarios and / or different reception, transmission or Inter Kirchzarten the received signal.
  • So können bspw. verschiedene Schwellwerte für eine Interferenz eines zu empfangenen Bluetooth-Signals, oder eines zu empfangenen WLAN-Signals auf dem Schwellwertspeicher gespeichert sein. Thus, different threshold values ​​for an interference to a received Bluetooth signal, or to the received wireless signal to the threshold value memory may be stored, for example.. Alternativ oder zusätzlich können bspw. verschiedene Schwellwerte für verschiedene Szenarien einer Kommunikationsumgebung, bspw. eine Industrie- oder Lagerhalle auf dem Schwellwertspeicher gespeichert sein, die Schwellwerte abhängig davon, ob die Lagerhalle voll, dh, es finden viele Reflektionen von Funksignalen statt, oder leer, dh, es ein Funksignal wird ggf. weniger oft reflektiert, ist. Alternatively or additionally, for example, can. Different thresholds for different scenarios of a communications environment, eg. An industrial or warehouse on the threshold memory to be stored, the threshold values ​​depending on whether the warehouse full, that is, it will take place many reflections of radio signals, or empty, ie, a radio signal is possibly less often reflects is.
  • Vorrichtung device 10 10 ermöglicht es unter anderem, eine Interferenz von externen, dh einem jeweiligen Koexistenzmanagementsystem fremden Quellen, wie etwa Mobiltelefone oder anderen elektronischen Geräten oder anderen Piconets, die eventuelle nicht in ein jeweiliges Koexistenzmanagementkonzept eingetragen sind, zu detektieren. It allows, among other things, interference from external, ie a respective coexistence management system external sources, such as mobile phones or other electronic devices or other piconets that are possible not entered in a respective coexistence management concept to detect. In anderen Worten kann eine normalisierte Kumulante vierter Ordnung, die sogenannte Kurtosis, genutzt werden, um die Interferenzstärke in verschiedenen Interferenzszenarien zu charakterisieren. In other words, can be used a normalized cumulant fourth order, the so-called kurtosis, to characterize the interference strength in different interference scenarios.
  • Vorrichtung device 10 10 ermöglicht es somit, in einem beliebigen Empfangssignal die Überlagerung und somit Interferenz von mehreren Sendesignalen zu detektieren. thus makes it possible, in any desired reception signal, and thus the superposition interference of multiple transmission signals to be detected. Durch die in nachfolgenden Ausführungen beschriebenen mathematischen Vorgehensweisen kann eine auftretende Interferenz im Gegensatz zu bekannten Systemen nicht nur vermutet werden, beispielsweise bei Überschreitung eines Sendeleistungsschwellwertes, sondern die Interferenz selbst kann durch Identifizierung der Signalüberlagerungen detektiert werden. The described in subsequent versions mathematical procedures occurring interference can be in contrast to known systems not only suspected, for example, if it exceeds a Sendeleistungsschwellwertes but the interference itself can be detected by identifying the signal interference.
  • Wird Vorrichtung If device 10 10 beispielsweise eingesetzt, um Interferenzen in einem drahtlosen lokalen Netzwerk (Wireless Local Area Network – WLAN) zur Interferenzdetektion eingesetzt, kann beispielsweise ein in dem Schwellwertspeicher for example, used to interference in a wireless local area network (Wireless Local Area Network - WLAN) used for interference detection, for example a can in the threshold value memory 16 16 hierfür hinterlegter vordefinierter Schwellwert niedriger sein als bei einem Bluetooth-System. be lower for this backed predefined threshold than in a Bluetooth system. Eine erhöhte Mediumbandbreite kann zu einem kleineren vordefinierten Schwellwert bei gleicher angestrebter Bitfehlerrate führen. Increased medium band width can result in a smaller predefined threshold for the same bit error rate aspired. Bei einem WLAN gemäß IEEE 802.11 G können Kanäle eine Bandbreite von 20 MHz aufweisen. In a WLAN according to IEEE 802.11 G channels may have a bandwidth of 20 MHz. Demgegenüber steht eine Bandbreite eines Bluetooth-Geräts von 1 MHz. In contrast, there is a bandwidth of a Bluetooth device of 1 MHz.
  • Das Gesamtsystem erlaubt es selbst Interferenzen mit relativ niedriger spektralen Leistungsdichte zu detektieren. The total system allows itself to detect interference with relatively low power spectral density.
  • Die Profilkurven zwischen einem SINR-Grenzwert und der Potenz können beispielsweise erstellt werden, indem beispielhafte Signalvektoren in Software, wie etwa MATLAB eingegeben und die Potenz, bspw. ein zentrales Moment mit einer Ordnung von größer als 2, des Vektors bzw. der Vektoren berechnet wird, wie es bspw. in der The profile curves between a SINR threshold and the power can for example be created by inputted exemplary signal vectors in software such as MATLAB and the power, for example. A central moment of an order of greater than 2, the vector or the vectors is calculated as eg. in the 8 8th gezeigt ist. is shown. Alternativ können die Profilkurven auch experimentell ermittelt werden, wie es in der Alternatively, the profile curves can also be determined experimentally, as in the 9 9 dargestellt ist. is shown.
  • Da viele Mobilfunkstandards, wie beispielsweise GSM oder Bluetooth eine dynamische Einstellung der Sendeleistung erlauben, um beispielsweise bei einer guten Empfangsqualität mit einer geringeren Sendeleistung senden zu können und mithin Energie in beispielsweise mobilen Geräten einzusparen, um beispielsweise Gerätelaufzeiten zu verlängern, ist vorstellbar, dass eine Überlagerung zweier Sendesignale mit jeweils geringer Leistung zu einer Interferenz bzw. einer Datenkollision und mithin eines Verlustes eines Datenpaketes führen kann, eine gemeinsame Sendeleistung der beiden Sendesignale jedoch unterhalb des vordefinierten Leistungs- oder Energieschwellwertes liegt. Since many mobile radio standards such as GSM or Bluetooth allows dynamic adjustment of the transmission power to send, for example, with a good reception quality at a lower transmission power and thus save energy in, for example, mobile devices, to extend, for example, equipment runtimes, it is conceivable that an overlay two transmit signals can cause each with low power to an interference and data collision and hence a loss of a data packet, a common transmission power of the transmission signals, however, is below the predefined power or Energieschwellwertes.
  • Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass durch eine Potenz einer Komponente des Empfangssignals mit einem Exponenten größer als 2 eine Signalinterferenzdetektion unabhängig von einer Leistung eines Nutzsignals und/oder einer Interferenz ermöglicht werden kann, so dass eine zuverlässige Signalinterferenzdetektion durchführbar ist. An advantage of this embodiment is that signal interference detection can be made possible irrespective of a power of a desired signal and / or interference by a power of a component of the received signal with an exponent greater than 2, so that a reliable signal interference detection is feasible. Zuverlässig bedeutet in dieser Hinsicht, dass eine Signalinterferenz, die bspw. zu einer Kollision von Datenpaketen führen kann, auch erkannt werden kann, wenn bspw. eine Sendeleistung von Nutzsignalsender und/oder Störer unterhalb eines Schwellwertes liegen, der auf einer maximalen Signalleistung basiert. Reliable in this respect means that a signal interference, for example. May lead to a collision of data packets can also be detected if, for example, a transmission power of Nutzsignalsender and / or disturbers are below a threshold that is based on a maximum signal power.
  • Neben der oben beschriebenen Erhöhung der Zuverlässigkeit von Funksystemen, können auch Anwendungen im Bereich des Cognitive Radio (CR) von dieser Form der Interferenzdetektion profitieren. In addition to the above-described increase in the reliability of wireless systems, and applications in the field of cognitive radio (CR) can benefit from this form of interference detection. Cognitive Radio ist ein Verfahren, bei dem ein drahtlos arbeitendes Kommunikationsgerät seine Umgebung wahrnimmt und opportunistisch auf das kurzzeitig nicht benutzte Spektrum zugreift. Cognitive radio is a process in which, a wireless communication device senses its environment and opportunistically accesses the temporarily unused spectrum. Hierbei muss ein CR erkennen, wenn ein primärer Nutzer sein lizenziertes Frequenzband wieder beansprucht und das beanspruchte Band unmittelbar wieder freigegeben, ohne dass störende Interferenzen entstehen. Here, a CR must recognize when a primary user claimed to be licensed frequency band again and the band claimed immediately released again without harmful interference occur.
  • Bisherige CR-Ansätze setzen hierbei entweder auf eine Datenbankabfrage (TV White Space Devices) – in welcher alle aktuell freien Frequenzbereiche hinterlegt sind – oder auf Spectrum Sensing, bei welchem der Kanal vor dem eigentlichen Senden auf einen primären Nutzer geprüft wird. Previous approaches CR-set in this case either a database query (TV White Space Devices) - in which all currently free frequency ranges are stored - or Spectrum Sensing, in which the channel is checked for a primary user before the actual transmission. Dennoch kann es bei Nutzung von Spectrum Sensing zu Interferenzen mit dem primären Nutzer kommen. Nevertheless, there may be interference with the primary users when using Spectrum Sensing. Gründe hierfür finden sich im sogenannten Hidden-Terminal-Problem oder dem gleichzeitigen oder kurzzeitig versetzten Beginn der Funkübertragung des primären Nutzers und CRs. found in the so-called hidden terminal problem, or the simultaneous or briefly staggered start of the radio transmission of the primary user and CRs reasons.
  • Abhilfe kann hierbei ein Netzwerk von CRs, welches mit der oben beschriebenen Interferenzdetektion ausgestattet ist, schaffen. Remedy can hereby create a network of CRs, which is equipped with the above-described interference detection. Durch diese können die anderen CRs während der Übertragung eine Interferenz erkennen, und somit frühzeitig den Kanal dem primären Nutzer freigeben. By this the other CRs can detect an interference during transmission, and thus early release the channel to the primary user.
  • Ferner sind Anwendungen in der Medizintechnik oder im industriellen Umfeld, wie etwa in der Maschinensteuerung, die hohe Anforderungen an eine zuverlässige Datenübermittlung stellen kann, realisierbar. Furthermore, applications in medical technology or in industrial environments, such as in the machine control, high demands can provide a reliable data transmission, realized.
  • 2 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung shows a schematic representation of an apparatus 20 20 , die ein weiteres Ausführungsbeispiel ist. Which is a further embodiment. Vorrichtung device 20 20 weist die Prozessoreinrichtung , the processor means 12 12 auf, die ein Bandpassfilter on which a band-pass filter 22 22 mit einer veränderlichen bzw. einstellbaren Bandbreite und eine Berechnungseinrichtung with a variable or adjustable bandwidth and computing means 24 24 umfasst. includes. Ferner weist Vorrichtung Further, apparatus 20 20 einen Konfigurator a configurator 26 26 auf, der mit der Prozessoreinrichtung in which the processor means 12 12 bzw. dem Bandpassfilter and the bandpass filter 22 22 verbunden ist. connected is. Der Konfigurator the configurator 26 26 ist für einen ersten oder einen zweiten Drahtloskommunikationsstandard konfigurierbar und ausgebildet, um abhängig von der Konfiguration auf den ersten oder den zweiten Drahtloskommunikationsstandard einen ersten vordefinierten Schwellwert oder einen zweiten vordefinierten Schwellwert, der sich von dem ersten vordefinierten Schwellwert unterscheiden kann, an die Vergleichseinrichtung is for a first or a second wireless communication standard can be configured and adapted to depend on the configuration on the first or the second wireless communication standard a first predefined threshold value or a second predefined threshold value which may be different from the first predefined threshold value, to the comparison means 14 14 zu liefern. to deliver.
  • Unterschiedliche Drahtloskommunikationsstandards können bspw. Bluetooth- oder Wireless Local Area Network-(WLAN-) sein und Kommunikationsvorschriften bereitstellen, die eine drahtlose Übermittlung von Signalen in verschiedenen Frequenzbereichen und/oder Bandbreiten definieren. Various wireless communication standards may, for example, be a Bluetooth or Wireless Local Area Network (WLAN) and providing communication rules that define a wireless transmission of signals in different frequency bands and / or bandwidths. So kann ein Kanal bspw. im Bluetooth-Standard, wie es schematisch in der Such a channel can, for example, in the Bluetooth standard, as shown schematically in 15 15 dargestellt ist, innerhalb des ISM-Bandes bei ca. 2,4 GHz in einem von 79 Kanälen mit einer Bandbreite von ca. 1 MHz eingerichtet sein. is shown to be set of 79 channels having a bandwidth of approximately 1 MHz within the ISM band at approximately 2.4 GHz in a. Alternativ kann WLAN, bspw. durch die Standards 802.11 b, g oder n, Bereiche des gleichen Frequenzbandes mit Kanälen in einer Bandbreite von bspw. 20, 40 oder 80 MHz nutzen. Alternatively, Wi-Fi, for example. By the 802.11 b, g or n use, areas of the same frequency band with channels in a bandwidth of eg. 20, 40 or 80 MHz. Das Bandpassfilter The bandpass filter 22 22 kann ferner auch bezüglich einer Mittenfrequenz einstellbar sein, dh, dass durch ein Verschieben der Mittenfrequenz des Filters ein veränderliches Teilfrequenzband aus einem Gesamtspektrum herausgefiltert wird, bspw. in Form einer Kanalselektion eines Drahtloskommunikationsstandards. may further also with respect to a central frequency be adjustable, which means that a variable partial frequency band is filtered out of a total spectrum by shifting the center frequency of the filter, eg. in the form of a channel selection of a wireless communication standards.
  • Der Konfigurator the configurator 26 26 ist für den ersten oder den zweiten Drahtloskommunikationsstandard basierend auf einer Benutzereingabe an einem Input-Interface is for the first or the second wireless communication standard based on a user input at an input interface 28 28 oder durch Analyse des Empfangssignals automatisch konfigurierbar. configured automatically or by analysis of the received signal. So kann bspw. eine Eingabe an einem Input-Terminal Thus, for example. An input to an input terminal 28 28 durch einen Benutzer eine Konfiguration des Konfigurators by a user, a configuration of the configurator 26 26 auslösen. trigger. Alternativ kann der Konfigurator Alternatively, the configurator can 26 26 bspw. eine Analyse des Empfangssignals auf genutzte Frequenzbänder oder verwendete Bandbreiten durchführen. perform, for example., an analysis of the received signal to used frequency bands or bandwidths used.
  • Basierend auf der Konfiguration des Konfigurators Based on the configuration of the Configurator 26 26 auf den ersten oder den zweiten Drahtloskommunikationsstandard ist der Konfigurator to the first or the second wireless communication standard is the configurator 26 26 ausgebildet, das Bandpassfilter formed, the band-pass filter 22 22 auf eine erste oder eine zweite Bandbreite einzustellen, so dass ein mit dem Bandpassfilter a first set or a second bandwidth so that the band-pass filter 22 22 gefiltertes Empfangssignal im Wesentlichen lediglich in Frequenzbereichen, in denen eine Interferenzdetektion durchgeführt werden soll, Signalanteile aufweist. filtered received signal substantially only in frequency ranges in which interference detection is to be performed, having signal components. Das Bandpassfilter The bandpass filter 22 22 kann in Software oder in Hardware realisiert sein und bspw. ein Filter mit variabler Bandbreite oder eine Kombination aus zumindest zwei Filtern mit fester oder variabler Bandbreite sein. a variable bandwidth filter or a combination of at least two filters may be implemented in software or in hardware, for example. be fixed or variable bandwidth. Der Konfigurator the configurator 26 26 und der Schwellwertspeicher and the threshold memory 16 16 können auch in einer gemeinsamen Vorrichtung may also be in a common device 32 32 angeordnet sein. be disposed.
  • Die Berechnungseinrichtung The calculator 24 24 ist ausgebildet, um die Potenzen, um basierend auf der mit dem Bandpassfilter adapted to the powers in order based on the band-pass filter 22 22 gefilterten Komponente die Potenz zu berechnen, um das Ergebnis zu erhalten. filtered component to calculate the power in order to obtain the result.
  • Vorteilhaft dieser Ausführungsform ist, dass in einer Kommunikationsumgebung, in welcher mehrere Drahtloskommunikationsstandards für eine Kommunikation verwendet werden, die Signalinterferenz für mehrere oder alle verwendeten Drahtloskommunikationsstandards detektierbar sein können. Advantageously, this embodiment is that used in a communication environment in which a plurality of wireless communication standards for communication, signal interference for several or all wireless communication standards used can be detected. So kann bspw. ein Störer durch eine ausgesendete Interferenz den Empfang eines WLAN-Datenpaketes in einem Umfang, der unterhalb des für den WLAN-Standard vordefinierten ersten Schwellwertes liegt, und den Empfang eines Bluetooth-Datenpaketes in einem Umfang, der oberhalb eines zweiten vordefinierten Schwellwertes liegt, durch Interferenz stören, so dass für die WLAN oder die Bluetooth-Kommunikation ein entsprechendes Vergleichsergebnis, aus dem bspw. ein Alarmsignal abgeleitet werden kann, erhalten wird. Thus, a jammer may, for example, by a transmitted interference to the reception of a wireless data packet to an extent which is below the predefined for the wireless LAN standard first threshold value, and reception of a Bluetooth data packet to an extent of above a second predefined threshold value is, disturbed by interference, so that for the WLAN or Bluetooth communications, a corresponding comparison result from the example., an alarm signal can be derived, is obtained.
  • 3a 3a zeigt eine schematische Darstellung eines Bandpassfilters shows a schematic representation of a bandpass filter 22 22 , welches durch eine Software realisiert und basierend auf einem Steuersignal, bspw. von dem Konfigurator, einstellbar ist. Which is realized by software and based on a control signal, for example. Of the configurator is adjustable.
  • 3b 3b zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung shows a schematic representation of the apparatus 32 32 , die den Konfigurator That the configurator 26 26 und den Schwellwertspeicher and the threshold memory 16 16 aufweist. having. Die Vorrichtung The device 32 32 ist bspw. ausgebildet, um basierend auf einer Benutzereingabe an dem Input-Interface is, for example, adapted to based on a user input at the input interface 28 28 ein Wahlelement a selector element 34 34 , bspw. einen Schalter, zu verstellen. , For example, to adjust. A switch. Das Wahlelement The selection element 34 34 ist ausgebildet, um einen Signalpfad mit einem ersten Element is formed to a signal path having a first member 36a 36a , das eine Auswahl der ersten Bandbreite anzeigt, und/oder einen Signalpfad mit einem zweiten Element Indicating a selection of the first bandwidth, and / or a signal path to a second element 36b 36b , das eine Auswahl der zweiten Bandbreite anzeigt, zu schließen. Indicating a selection of the second bandwidth, to close. Alternativ oder zusätzlich können beide Signalpfade gemeinsam geschlossen werden, wenn bspw. eine dritte Bandbreite eine Kombination aus der ersten Bandbreite und der zweiten Bandbreite ist. Alternatively or additionally, the two signal paths can be closed together when, for example, a third bandwidth is a combination of the first bandwidth and the second bandwidth. Über den Signalpfad kann der erste, zweite oder ggf. ein dritter vordefinierter Schwellwert erhalten und der Vergleichseinrichtung bereitgestellt werden. Through the signal path may be the first, second, or possibly receive a third predefined threshold, and the comparison device is provided.
  • Der Konfigurator oder die Vorrichtung The configurator or device 32 32 können ganz oder teilweise in Software realisiert sein, so dass bspw. ein Signalpfad eine Abfrage eines jeweiligen vordefinierten Schwellwertes aus einem Speicherbaustein ist und/oder das Schalterelement Programmcode zur Unterscheidung eines von dem Input-Interface empfangenen Signals umfasst. may be wholly or partially implemented in software, so that, for example, a signal path is a query of a respective predefined threshold value from a memory module and / or the switch element comprises program code for discriminating a signal received from the input interface signal.
  • 4 4 zeigt Auszüge einer Vorrichtung shows excerpts of a device 40 40 , bei der die Prozessoreinrichtung Wherein the processor means 12 12 ausgebildet ist, eine vorbestimmte Anzahl von Abtastwerten eines komplexwertigen Eingangssignals zu erfassen. is adapted to detect a predetermined number of samples of a complex input signal. Die Abtastwerte können bspw. durch Abtastung eines analogen Signaleinganges der Prozessoreinrichtung The samples may, for example, by sampling an analog signal input to the processor device 12 12 oder durch Analog-Digital-Wandlung des komplexwertigen Eingangssignals in einer Vorverarbeitungseinrichtung, die die Analog-Digital gewandelten Werte der Prozessoreinrichtung or by analog-to-digital conversion of the complex input signal in a pre-processing means, the analog-to-digital converted values ​​of the processor device 12 12 bereitstellt, erhalten werden. provides be obtained. Eine vorbestimmte Anzahl von Abtastwerten kann bspw. eine Sendedauer eines Datenpaktes eines Drahtloskommunikationsstandards multipliziert mit einer Abtastrate oder Teile oder Vielfache der Sendedauer eines Datenpaktes eines Drahtloskommunikationsstandards multipliziert mit einer Abtastrate sein. A predetermined number of samples can, for example, a transmission duration of a data packet of a wireless communication standards multiplied by a sampling rate or parts or multiples of the transmission time of a data packet of a wireless communication standards multiplied by a sample rate. So kann bspw. ein Datenpaket, das über Bluetooth gesendet wird, eine Länge von 625 Bits aufweisen. Thus, for example, a data packet that is sent via Bluetooth, have a length of 625 bits. Wird ein Zeitfenster von bspw. 272 μs mit einer Rate von 110 MHz abgetastet, so können bspw. 30.000 Abtastwerte erhalten werden. Is a time window of, for example, 272 microseconds sampled at a rate of 110 MHz, as for example can be obtained. 30,000 samples.
  • Die Prozessoreinrichtung The processor device 12 12 umfasst einen Realteilbilder comprises a real part images 38 38 und einen Imaginärteilbilder and a Imaginärteilbilder 42 42 . , Der Realteilbilder The real part Images 38 38 ist ausgebildet, um Realteile der Abtastwerte zu erhalten, auf deren Basis in einem Realteilpfad is formed to obtain the real parts of the samples on the basis of a real part of path 44a 44a Rechenoperationen durchgeführt werden können. Arithmetic operations can be performed. Der Imaginärteilbilder the Imaginärteilbilder 42 42 ist ausgebildet, um Imaginärteile der Abtastwerte zu erhalten, auf deren Basis in einem Imaginärteilpfad is formed to obtain the imaginary parts of the samples on the basis of a Imaginärteilpfad 44b 44b Rechenoperationen durchgeführt werden können. Arithmetic operations can be performed.
  • Die Prozessoreinrichtung The processor device 12 12 ist ausgebildet, um basierend auf den erhaltenen Realteilen in einem Potenzierer is adapted to based on the obtained real parts in a exponentiator 46a 46a eine Normierungspotenz der Realteile mit einem Exponenten von 2 zu bilden. to form a normalization potency of the real parts with an exponent of the second Die Normierungspotenz kann auf dem Exponenten der Potenz der Komponente basieren oder unabhängig davon gewählt sein. The normalization power can be based on the exponent of the power of the component or be selected independently of it. Beispielsweise kann die Normierungspotenz dem Exponenten der Potenz dividiert durch zwei entsprechen. For example, the normalization may be divided by two power corresponding to the exponent of the power. Die Prozessoreinrichtung The processor device 12 12 ist ferner ausgebildet, um basierend auf den erhaltenen Realteilen in einem Potenzierer is further configured to based on the obtained real parts in a exponentiator 48a 48a die Potenz mit dem Exponenten von größer als 2 zu erhalten, so dass eine Mehrzahl von potenzierten Realteilen erhalten wird. to obtain the power of the exponent of greater than 2 so as to obtain a plurality of real parts potentiated.
  • Die Prozessoreinrichtung The processor device 12 12 umfasst ferner einen Summierer further comprising an adder 52a 52a und einen Summierer and a summer 54a 54a in dem Realteilpfad in the real part path 44a 44a . , Der Summierer the summer 52a 52a ist ausgebildet, um die Normierungspotenzen aufzusummieren und eine Summer der Normierungspotenzen zu erhalten. is configured to sum the magnitude normalization and normalizing to obtain a sum of the powers. Der Summierer the summer 52a 52a ist ferner ausgebildet, um die erhaltene Summe durch die vorbestimmte Anzahl an Abtastwerten zu dividieren. is further configured to divide the sum obtained by the predetermined number of samples.
  • Der Summierer the summer 54a 54a ist ausgebildet, um eine Summe der Mehrzahl an potenzierten Abtastwerte, dh der Realteile, zu erhalten. is formed to a sum of the plurality of samples potentiated, ie to obtain the real parts. Das bedeutet, dass die Potenz basierend auf der Summe, die von dem Summierer This means that the power based on the sum of the summer 54a 54a geliefert wird, erhalten werden kann. is supplied can be obtained. Der Summierer the summer 54a 54a ist ferner ausgebildet, um die erhaltene Summe durch die vordefinierte Anzahl an Abtastwerten zu dividieren. is further configured to divide the sum obtained by the predetermined number of samples. Die dividierte Summe des Summierers The divided sum of the summer 54a 54a kann einen Mittelwert der Abtastwerte, dh der Realteile, sein, wenn das Empfangssignal einen Mittelwert aufweist. can an average of the sample values, ie the real parts, when the reception signal has an average value. Wenn ein störungsfreies Signal bspw. Mittelwertfrei gesendet wird, wie es bspw. bei Drahtloskommunikationsstandard erfolgen kann, so kann ein empfängerseitig erhaltener Mittelwert dahingehend interpretiert werden, dass das gesendete Signal eine Interferenz erfahren hat. if a disturbance-free signal, for example. mean free is sent, as for example, in wireless communication standard take place, a receiver side obtained average value can be interpreted as indicating that the transmitted signal experienced interference. Die Summierer the summers 52a 52a und and 54a 54a sind ferner ausgebildet, um eine Abweichung eines potenzierten Realteils oder Normierungsquotienten von dem jeweils erhaltenen Mittelwert zu bestimmen. are further arranged to determine a deviation of a real part-potentiated or normalization of the quotient obtained in each case the mean value. In anderen Worten kann eine Abweichung basierend auf der Potenz erhalten werden. In other words, a deviation can be obtained based on the potency.
  • Der Realteilpfad The real part path 44a 44a umfasst ferner eine Quotienteneinrichtung further includes a ratio device 56a 56a , die ausgebildet ist, um einen Realteilquotienten basierend auf den Summen der Summierer Which is adapted to a real partial quotient based on the sums of the totalizer 52a 52a und and 54a 54a zu bilden. to build. In anderen Worten können die Summen der Summierer In other words, the sums of the adder can 52a 52a und and 52b 52b in ein Verhältnis zueinander gesetzt werden. are set in a ratio to each other. Bspw. For example. kann durch Dividieren der Potenz durch die Normierungspotenz eine Normierung der Potenz erhalten werden. a normalization of the power can be obtained by dividing the power by the normalization potency. Eine Normierungspotenz mit einem Wert von 2 ermöglicht eine Normierung der Potenz bezüglich der Leistung des Empfangssignals, so dass das Ergebnis basierend auf dem Realteilquotienten von der Signalleistung unabhängig sein kann. Normalization power with a value of 2 allows a standardization of the power with respect to the power of the received signal so that the result can be based be independent of the real part of the quotient of the signal power. Alternativ kann der Realteilquotienten bspw. auch eine Division der Normierungspotenz durch die Potenz umfassen. Alternatively, the real part of the quotient can, for example, also a division of the normalization power include by the power.
  • Der Realteilpfad The real part path 44a 44a umfasst einen Quadrierer includes a squarer 58a 58a , der ausgebildet ist, einen Quadratwert basierend auf dem Realteilquotienten bilden, dh, den Realteilquotienten zu quadrieren. Formed, forming a square value based on the real part of the quotient, that is to square the real part of the quotient.
  • Der Imaginärteilpfad the Imaginärteilpfad 44b 44b ist äquivalent zu dem Realteilpfad is equivalent to the real part path 44a 44a aufgebaut und umfasst einen Potenzierer constructed and includes an exponentiator 46b 46b , der ausgebildet ist, die Normierungspotenzen der Imaginärteile zu bilden, einen Potenzierer Which is adapted to form the normalization of magnitude of the imaginary parts, an exponentiator 48b 48b , der ausgebildet ist, die Potenzen basierend auf den Imaginärteilen zu bilden, einen Summierer Which is adapted to form the powers based on the imaginary parts, a summer 52b 52b und einen Summierer and a summer 54b 54b , die ausgebildet sind, die Potenzen bzw. Normierungspotenzen zu addieren bzw. einen Mittelwert zu bilden oder eine Abweichung zwischen den Potenzen oder Normierungspotenzen und den entsprechenden Mittelwerten zu bestimmen. Formed to add the powers and normalization of magnitude and to form a mean value or to determine a deviation between the magnitude or magnitude normalization and the corresponding mean values. Der Imaginärteilpfad the Imaginärteilpfad 44b 44b umfasst ferner eine Quotienteneinrichtung further includes a ratio device 56b 56b , die ausgebildet ist, um einen Imaginärteilquotienten basierend auf den Summen der Summierer Which is adapted to receive a Imaginärteilquotienten based on the sums of the totalizer 52b 52b und and 54b 54b zu bilden. to build. Der Imaginärteilpfad the Imaginärteilpfad 44b 44b umfasst einen Quadrierer includes a squarer 58b 58b , der ausgebildet ist, einen Quadratwert basierend auf dem Imaginärteilquotienten bilden, dh, den Imaginärteilquotienten zu quadrieren. Formed, forming a square value based on the Imaginärteilquotienten, that is to square the Imaginärteilquotienten.
  • Die Potenzierer the potentiator 46a 46a und and 48a 48a , die Summierer , The summers 52a 52a und and 54a 54a und der Quotienteneinrichtung and the quotient facility 56a 56a bilden einen Berechnungspfad form a path computation 65a 65a . , Ferner bilden die Potenzierer Further, the form exponentiator 46b 46b und and 48b 48b , die Summierer , The summers 52b 52b und and 54b 54b und der Quotienteneinrichtung and the quotient facility 56b 56b bilden einen Berechnungspfad form a path computation 65b 65b . , Alternative Ausführungsformen weisen alternative Komponenten der der Berechnungspfade auf, wie es in nachfolgenden Ausführungsbeispielen gezeigt ist. Alternative embodiments include alternative components of the calculation paths, as shown in the following examples.
  • Die Prozessoreinrichtung The processor device 12 12 umfasst einen Addierer comprises an adder 62 62 , der ausgebildet ist, um den Quadratwert des ersten und den Quadratwert des zweiten Quadrierers Which is adapted to the square value of the first and the square value of the second squarer 58a 58a und and 58b 58b zu addieren, so dass die Zwischenwerte des Realteilpfades und des Imaginärteilpfades zusammengeführt sind und eine Summe der Quadratwerte erhalten werden kann. to add, so that the intermediate values ​​of the real part of the path and Imaginärteilpfades are brought together and a sum of the squared values ​​can be obtained. Die Prozessoreinrichtung The processor device 12 12 umfasst ferner einen Wurzelbilder, der ausgebildet ist, um eine Wurzel der Summe des Addierers further comprises a root image, is formed to a root of the sum of the adder 62 62 zu erhalten, wobei der Wurzelwert das Ergebnis ist, welches der Vergleichseinrichtung to obtain, with the root value is the result that the comparison means 14 14 geliefert wird. is supplied. Durch bilden der Wurzel kann eine Dimension der Quotienten, die von den Quotientenbildern By the root form, a dimension of the quotient, the quotient of the images 56a 56a und and 56b 56b durch die Bildung der Quadratwerte in den Quadrierern erhalten werden wiederhergestellt werden. be obtained by forming the square values ​​in the squarers be restored.
  • Alternative Ausführungsbeispiele zeigen Vorrichtungen, die entweder den Realteilpfad oder den Imaginärteilpfad ganz oder teilweise aufweisen. Alternative embodiments show devices having either the real part or the path Imaginärteilpfad completely or partially. Diese Ausführungsbeispiele weisen teilweise modifizierte Realteilpfade oder Imaginärteilpfade auf, die das Ergebnis aus dem jeweiligen Quotientenbilder These embodiments comprise partially modified real part or Imaginärteilpfade paths that are the result from the quotient generator respective 56a 56a oder or 56b 56b erhalten. receive. Durch die Abwesenheit des jeweils anderen Pfades By the absence of the other path 44a 44a oder or 44b 44b kann eine Quadrierung im Quadrierer can squaring the squarer 58a 58a oder or 58b 58b , sowie die Summenbildung im Addierer And the summation in adders 62 62 und die Wurzelbildung im Wurzelbilder and rooting in the root images 64 64 entfallen. omitted.
  • Gegenüber diesen Ausführungsformen hat Vorrichtung Compared with these embodiments, device 40 40 zu Vorteil, dass durch die Auswertung der Realteile und Imaginärteile der Abtastwerte eine gegenüber einer Betrachtung der Realteile oder Imaginärteile vergrößerte Stichprobe der Abtastwerte betrachtet, dh ausgewertet werden kann. , That can be evaluated to advantage that the evaluation of the real parts and imaginary parts of the samples considered a from view of the real parts or imaginary parts enlarged sample of the samples. Im Gegenzug kann ein Rechenaufwand der Prozessoreinrichtung In return, a computational effort of the processor device 12 12 verringert sein, wenn die Prozessoreinrichtung be reduced if the processor device 12 12 lediglich den Realteilpfad oder den Imaginärteilpfad ganz oder teilweise umfasst. includes only the real part or the path Imaginärteilpfad completely or partially.
  • Alternative Ausführungsbeispiele zeigen eine Normierungspotenz die innerhalb einer Toleranz von kleinergleich ±10%, ±15% oder ±20% bezüglich des Exponenten der Potenz der Komponente dividiert durch zwei liegt. Alternative embodiments show a power normalization which is divided within a tolerance of less than or equal ± 10%, ± 15% or ± 20% with respect to the exponent of the power of the component by two. Ist die Potenz der Komponente bspw. 3, so kann die Normierungspotenz bei einer Toleranz von ±10% bspw. in einem Bereich zwischen 1,35 und 1,65 liegen. Is the power of the component, for example. 3, the normalization power may be at a tolerance of ± 10% for example. In a range from 1.35 to 1.65. Ist die Potenz der Komponente bspw. 4, wie etwa bei einer Berechnung der Kurtosis, so kann die Normierungspotenz bei einer Toleranz von ±20% in einem Bereich zwischen 1,6 und 2,4 liegen. Is the power of the component, for example. 4, as in the case of calculation of the kurtosis, the normalization power may be at a tolerance of ± 20% in a range from 1.6 to 2.4.
  • In anderen Worten kann Vorrichtung In other words, device 40 40 eine Interferenzdetektion unabhängig von der Gesamtleistung im Band ermöglichen, da die Signalleistung durch die Leistungsnormierung aus der Betrachtung herausgenommen werden kann. an interference detection regardless of the total power in the band allow, because the signal power can be taken out by the power normalization from consideration.
  • 5 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung shows a schematic representation of an apparatus 50 50 , die im Gegensatz zur Vorrichtung Which, in contrast to the apparatus 40 40 lediglich einen Signalpfad aufweist. having only one signal path. Die Vorrichtung The device 50 50 weist ein Bandpassfilter has a bandpass filter 22 22 auf, der ausgebildet ist, um ein Sample, dh eine Komponente, bzw. einen Abtastwert, des Empfangssignals zu filtern und ein gefiltertes Sample zu erhalten. , which is adapted to receive a sample, that is to filter a component, or a sample value of the received signal and to obtain a filtered sample. Das Bandpassfilter The bandpass filter 22' 22 ' kann eine veränderliche Bandbreite aufweisen, wie es für das Bandpassfilter may have a variable bandwidth, as for the band-pass filter 22 22 beschrieben wurde. described. Alternativ kann das Bandpassfilter Alternatively, the band-pass filter 22' 22 ' eine unveränderliche Bandbreite aufweisen, wenn bspw. eine Drahtloskommunikation in einem unveränderlichen Frequenzspektrum bezüglich Interferenzen überwacht werden soll. have a fixed bandwidth, if, for example, a wireless communication interference is to be monitored with respect to a fixed frequency spectrum. Vorrichtung device 50 50 weist ferner einen Potenzierer further comprises an exponentiator 48 48 auf, der ausgebildet ist, um eine Potenz des gefilterten Samples zu liefern. , which is configured to deliver a power of the filtered samples. Vorrichtung device 50 50 weist einen Summierer has a summing element 54 54 auf, der ausgebildet ist, um die Potenzen einer Mehrzahl, dh der definierten Anzahl, von Samples aufzuaddieren und das Ergebnis zu liefern. , which is adapted to the powers of a plurality, that is, the defined number, add up of samples and to provide the result.
  • Wird lediglich der Realteil oder der Imaginärteil bzw. das komplexwertige Empfangssignal für die Interferenzdetektion ausgewertet, kann eine Summation einzelner Potenzen mit dem vordefinierten Schwellwert verglichen werden. If only the real part or the imaginary part or the complex-valued received signal for interference detection evaluated, a summation of individual potencies can be compared with the predefined threshold value. Bspw. For example. kann ein Summationswert, der von Null verschieden ist, auf einen Gleichanteil, der von einer Interferenz auf dem Übertragungskanal des Empfangssignal verursacht ist, hindeuten. may be a summation value that is different from zero, indicative of a DC component which is caused by interference on the transmission channel of the reception signal.
  • 6 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung shows a schematic representation of an apparatus 60 60 zur Detektion von Signalinterferenzen. for the detection of signal interference. Die Prozessoreinrichtung The processor device 12 12 umfasst eine Vorverarbeitungseinrichtung comprises a pre-processing 66 66 , die ausgebildet ist, um ein empfangendes Signal vorzuverarbeiten. Which is designed to pre-process a receiving signal. Die Vorverarbeitungseinrichtung the preprocessing 66 66 kann bspw. das Bandpassfilter can, for example, the band pass filter 22 22 , einen optionalen Vorverstärker zur Verstärkung des empfangenen Signals und/oder einen Analog-Digital-Wandler umfassen, um das Empfangssignal zu digitalisieren. Include an optional preamplifier for amplifying the received signal and / or an analog-to-digital converter to digitize the receive signal. Ist Vorrichtung is device 60 60 beispielsweise ein Bluetooth-Gerät, so kann eine Bandpassfilterung beispielsweise einen Frequenzbereich zwischen 2402 und 2480 MHz filtern. For example, a Bluetooth device, it can, for example, filter a frequency range 2402-2480 MHz band-pass filtering.
  • Ist Vorrichtung is device 60 60 ausgebildet, eine Bluetooth-Interferenz für eine Bluetooth-Umgebung zu detektieren, kann Vorrichtung designed to detect a Bluetooth interference for a Bluetooth environment, device may 60 60 auch als gegenseitige Bluetooth-Interferenzdetektion unter Verwendung Statistik höherer Ordnung bezeichnet werden. also referred to as Bluetooth mutual interference detection using higher order statistics.
  • Vorrichtung device 60 60 umfasst ferner eine Alarmeinrichtung further comprising an alarm means 74 74 , die ausgebildet ist, um basierend auf dem Signalinterferenzergebnis ein Alarmsignal bereitzustellen. That is configured to provide, based on the signal interference result an alarm signal. Beispielsweise kann die Prozessoreinrichtung For example, the processor means 12 12 bzw. die Vergleichseinrichtung and the comparison means 14 14 einen Signalwert ungleich 0 bereitstellen, wenn das Signalinterferenzergebnis anzeigt, dass das Ergebnis der Prozessoreinrichtung providing a signal value equal to 0, when the signal interference result indicates that the result of the processor device 12 12 unterhalb des vordefinierten Schwellwertes liegt. is below the predefined threshold value. Wenn die Vergleichseinrichtung If the comparator 14 14 ein Signalinterferenzergebnis ausgibt, das eine Überschreitung des Schwellwertes und mithin eine Signalinterferenz anzeigt, kann die Vergleichseinrichtung einen niedrigeren Signalwert von bspw. 0 ausgeben. a signal interference result output indicative of an exceeding of the threshold value and hence a signal interference, the comparator may output a lower signal value of, for example. 0th Die Alarmeinrichtung The alarm device 74 74 kann beispielsweise bei einem reduzierten oder auf 0 gesetzten Signalwert einen Alarm auslösen. can trigger an alarm, for example, at a reduced or set to 0 signal value. Diese Variante hat zum Vorteil, dass eine sogenannte Zero-Dead Funktionalität realisierbar ist, die beispielsweise auch dann einen Alarm generieren kann, wenn die Prozessoreinrichtung This variant has the advantage that a so-called Zero Dead functionality is realized which can generate an alarm, for example, even if the processor device 12 12 oder die Vergleichseinrichtung or the comparison means 14 14 einen Defekt aufweist und die Prozessoreinrichtung has a defect, and the processor means 12 12 kein Signal, dh einen Signalwert von 0, ausgibt. no signal, that is, a signal value of 0, outputs. Alternativ kann die Vergleichseinrichtung Alternatively, the comparison means 14 14 beispielsweise ausgebildet sein, um das Überschreiten des vordefinierten Schwellwertes durch einen von 0 verschiedenen oder gegenüber einem Standardwert vergrößerten Signalwert anzuzeigen, so dass die Alarmeinrichtung for example, be configured to indicate the exceeding of the predefined threshold value by a different from 0 or to a standard value enlarged signal value so that the alarm device 74 74 basierend auf dem von 0 verschiedenen oder vergrößerten Signalwert ein Alarmsignal genieren kann. may feel embarrassed, based on the different or enlarged from 0 signal value an alarm signal.
  • Die Prozessoreinrichtung The processor device 12 12 ist ausgebildet, um basierend auf dem Realteil und dem Imaginärteil des vorverarbeiteten Empfangssignals das vierte zentrale Moment, die sogenannte Kurtosis, auch als Wölbung einer empirischen Häufigkeitsverteilung bezeichnet, zu berechnen. is configured to calculate, based on the real part and the imaginary part of the pre-processed received signal, the fourth central moment, the so-called kurtosis, also referred to as curvature of an empirical frequency distribution. Vorrichtung device 60 60 umfasst die Vergleichseinrichtung comprises comparing means 14 14 , die ausgebildet ist, um das Ergebnisse mit dem vordefinierten Schwellwert zu vergleichen. Which is designed to compare the results with the predefined threshold value. Die Prozessoreinrichtung The processor device 12 12 umfasst die Berechnungspfade includes the calculation paths 65a 65a und and 65b 65b , die ausgebildet sind, um basierend auf dem Realteil bzw. dem Imaginärteil des Empfangssignals eine Potenz mit einem Exponenten von 4 und einem Exponenten von 2 zu berechnen sowie Quotienten basierend auf dem Exponenten von 4 und einem Quadratwert des Exponenten von 2 zu bilden. Formed to calculate, based on the real part and the imaginary part of the received signal is a power with an exponent of 4, and an exponent of 2, and to form the quotient based on the exponent of 4, and a square value of the exponent of the second
  • In andere Worten ist die Prozessoreinrichtung In other words, the processor means 12 12 ausgebildet, um die Kurtosis, dh das vierte zentrale Moment des Realteils und des Imaginärteils zu berechnen. configured to calculate that the fourth central moment of the real part and the imaginary part of the kurtosis. Ein Wert der Kurtosis kann von einer Stärke einer auftretenden Interferenz abhängig sein, so dass im Gegensatz zu traditionellen Energiedetektoren, die die Energie innerhalb eines bestimmten Frequenzbandes messen, eine auftretende Interferenz durch Nutzen der Kurtosis charakterisierbar und auf das SINR geschlossen werden kann. A value of the kurtosis can be dependent on a magnitude of interference occurring, so that in contrast to traditional energy detectors that measure the energy within a certain frequency band, an occurring interference can be characterizable and closed on the SINR by utilizing the kurtosis.
  • Die Kurtosis ist mathematisch definiert als das standardisierte vierte Moment des Mittelwertes und kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden: The kurtosis is defined mathematically as the standardized fourth moment of the mean value and can be expressed by the following equation:
    Figure DE102013222211B4_0002
    wobei kurt(X) die Kurtosis, E[(X – μ)] den Erwartungswert einer Abweichung eines Wertes X von einem Mittelwert μ bezeichnet. wherein kurt (X), the kurtosis, E [(X - μ)] the expected value of a deviation of a value from a mean value X μ designates. Vorteilhaft an der Kurtosis ist, dass sie unabhängig von der Signalleistung ist und lediglich abhängig von der Kontur der PDF ist. An advantage of the kurtosis in that it is independent of the signal power and is dependent only on the contour of the PDF. Damit kann Vorrichtung This allows device 60 60 als SINR-basierter Interferenzdetektor bezeichnet werden. are referred to as SINR-based interference detector.
  • Ferner erlaubt die Kurtosis eine Aufhebung von Effekten des additiven weißen Gaußschen Rauschens (Additive White Gaussian Noise – AWGN). Further, the kurtosis allows cancellation of effects of the additive white Gaussian noise (Additive White Gaussian Noise - AWGN). Die Kurtosis einer Gaußschen Zufallsvariable ist gemäß Formel 2 gleich dem Wert 3. Wird von dem Ergebnis der Wert 3 abgezogen, so kann die Kurtosis den Wert 0 annehmen und somit für weitere Betrachtungen das AWGN vernachlässigt werden. The Kurtosis of a Gaussian random variable is equal to 3 in accordance with Formula 2 the value is subtracted from the result, the value 3, so the kurtosis can take the value 0, and are thus ignored for other considerations, the AWGN.
  • Es versteht sich, dass die Darstellungen und Erläuterungen mathematischer Natur sind. It is understood that the illustrations and explanations are mathematical. Eine Vorrichtung zur Detektion von Signalinterferenzen kann eine Umsetzung gleicher, äquivalenter oder ähnlicher Zusammenhänge realisieren. An apparatus for the detection of signal interference can realize implementation same, equivalent or similar contexts. Die Formeln und Zusammenhänge erlauben jedoch eine Darstellung, warum die Kurtosis als Entscheidungskriterium für das Vorhandensein einer Signalinterferenz nutzbar und ggf. vorteilhat ist. However, the formulas and relationships allow an illustration why is the kurtosis used as a decision criterion for the presence of signal interference and possibly vorteilhat.
  • Die Kurtosis β eines Signals I ist definiert als The kurtosis β a signal I is defined as
  • Figure DE102013222211B4_0003
  • Ein mathematischer Erfahrungswert einer Wertereihe ist definiert als die Mittelung über alle Werte, dh zu allen Zeitpunkten und mithin von –∞ bis +∞. A mathematical experience value of a series of values ​​is defined as the average over all values, ∞ ie at all times and thus from -∞ to +. Vorrichtung device 60 60 ist ausgebildet, um den jeweiligen Erfahrungswert über eine endliche Anzahl von N Abtastpunkten zu schätzen, so dass die Kurtosis von N erfassten Signalwerten als is configured to estimate the respective experience value over a finite number of N sample points, signal values ​​so that the kurtosis of N detected as
    Figure DE102013222211B4_0004
    beschrieben werden kann. can be described.
  • Der Schätzer ist in diesem Fall erwartungstreu. The estimator is unbiased in this case.
  • Der geschätzte Erwartungswert E kann auch als ein gleitender Mittelwert, dh als ein Mittelwert des Empfangssignals über ein begrenztes vergangenes Zeitfenster, bspw. der Länge N ausgeführt sein. The estimated expected value E can also serve as a moving average, that is, be designed as a mean value of the received signal over a limited last time window, for example. Of length N. Eine Berücksichtigung neuerer, dh gegenwärtiger oder zukünftiger Werte kann beispielsweise durch ein ”Vergessen” realisiert sein, dh es wird stets eine gewisse Anzahl von aufeinanderfolgenden vergangenen Werten berücksichtigt. A consideration of recent, that present or future values ​​can be realized for example, by "forgetting", ie it is always considered a certain number of consecutive past values. Ältere Werte bleiben bspw. unberücksichtigt. Older values ​​remain, for example. Unconsidered. Alternativ kann eine Gewichtung vergangener Werte derart erfolgen, dass eine Anzahl N vergangener Abtastwerte, ggf. in Form des vergangenen geschätzten Erfahrungswertes mit einem geringeren Faktor als nachfolgende, neue Abtastwerte gewichtet wird. Alternatively, a weighted past values ​​may be such that a number of past samples N is optionally weighted in terms of the past experience value estimated with a smaller factor than subsequent, new samples. So können bspw. langsame Veränderungen der Kommunikationsumgebung berücksichtigt werden, da die vergangenen Werte weiter berücksichtigt werden können. So slow changes in the communications environment can be considered, for example. Since the last values ​​can be further considered.
  • Wird die Kurtosis bspw. auf ein interferiertes Signal der Form If the kurtosis eg. On an interfered signal of the form I(t) = A 1 X 1 (t) + A 2 X 2 (t) + N(t) (4), I (t) = A 1 X 1 (t) + A 2 X 2 (t) + N (t) (4) angewendet, kann die Kurtosis gemäß Formel 3 als applied, the kurtosis, according to Formula 3 as
    Figure DE102013222211B4_0005
    dargestellt werden. being represented. Eine Herleitung des Zusammenhangs ist am Ende der Beschreibung angefügt. A derivation of the relationship is added at the end of the description.
  • Dabei bezeichnet X 1 (t) und X 2 (t) das Nutzsignal bzw. das interferierende Signal mit Sendeleistungen normalisiert auf 1. N(t) bezeichnet additives weißes Gaußsches Rauschen mit einer festen Varianz In this case, X 1 denotes (t) and X 2 (t) is the wanted signal and the interfering signal with transmission power normalized to 1. N (t) denotes additive white Gaussian noise with a fixed variance σ 2 / 1 σ 2/1 . , Ferner kann für die folgenden Ausführungen angenommen werden, dass die Momente vierter Ordnung des Nutzsignals (m 1,4 ) und des Störers (m 2,4 ) fest sind. Further, it can be assumed for the following designs that the fourth-order moments of the desired signal (m 1,4) and of the interferer (m 2,4) are fixed.
  • Eine Ausbreitung von Funksignalen über eine Nicht-Sichtverbindung (Non-Line-Off-Sight – NLOS) kann über einen sogenannten Rayleigh-Fading Channel über die Rayleighverteilten Zufallsvariablen A 1 und A 2 berücksichtigt werden. A propagation of radio signals over a non-line-of-sight propagation (Non-Line-Off-Sight - NLOS) can be considered a so-called Rayleigh fading channel on the Rayleighverteilten random variables A1 and A2. Diese werden in Formel 5 in Form von p 1 und p 2 als Parameter der Zufallsvariablen A 1 und A 2 dargestellt und ermöglichen, um Differenzen der Sendeleistungen zwischen den Signalen X 1 und X 2 zu charakterisieren. These are in the formula 5 in the form of p 1 and p 2 as a parameter of the random variable A 1 and A 2 and allow to characterize differences in the transmission power between the signals X1 and x2.
  • Das SINR mit X 1 als das Nutzsignal und X 2 als der Störer kann ausgedrückt werden als: The SINR with X 1 and X 2 as the wanted signal than the interferer can be expressed as:
    Figure DE102013222211B4_0006
  • Ein Vergleich der Formeln 5 und 6 zeigt, dass der SINR direkt mit der Kurtosis zusammenhängt. A comparison of the formulas 5 and 6 shows that the SINR is directly related to the kurtosis. Das SINR beruht auf den Variablen p 1 , p 2 und σ n . The SINR based on the variables p 1, p 2 and σ n. Diese sind auch in Formel 6 enthalten. These are also included in the formula. 6 Dadurch kann durch Bestimmung der Kurtosis auf das SINR und somit die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Interferenz zurückgeschlossen werden. Characterized an interference can be deduced by determining the kurtosis on the SINR and therefore, the presence or absence. Der vordefinierte Schwellwert, bspw. einer Kurtosis, kann bspw. durch eine Simulation oder messtechnische Erfassung bestimmt sein, wobei ein Kurtosis-Wert dann einen Rückschluss auf einen vorab erfassten SINR-Wert erlaubt. The predefined threshold, for example. A kurtosis, for example, may be determined. By simulation or measurement acquisition, wherein a kurtosis value then permits a conclusion on a pre-captured SINR value.
  • Dies kann ferner erlauben, über eine Anwesenheit einer Interferenz auch die Stärke der Interferenz zu bestimmen. This may also allow to determine the strength of the interference over a presence of interference. Ein SINR-Schwellwert für eine Entscheidung, einen Alarm zu generieren, kann beispielsweise von einer benötigten oder angestrebten Bitfehlerrate (Bit Error Rate – BER) abhängig sein. A SINR threshold value for a decision to generate an alarm, for example, by a required or desired bit error rate (Bit Error Rate - BER) depend. Beispielsweise kann für Bluetooth-Systeme ein minimales SINR von 11 dB angestrebt werden, um eine Bitfehlerwahrscheinlichkeit ≤ 0,1% für Gleichkanalstörungen (Co-Channel Interference) zu erreichen, wie es beispielsweise in [6] beschrieben ist. For example, a minimum SINR of 11 dB can be desired for Bluetooth systems, to achieve a bit error probability ≤ 0.1% for co-channel interference (co-channel interference), as described for example in [6].
  • In anderen Worten umfasst die Detektion von Signalinterferenzen zwei Schritte. In other words, the detection of signal interference involves two steps. In einem ersten Schritt werden Profilkurven, die die Kurtosis zu dem SINR in ein Verhältnis setzen, empirisch erzeugt und ein jeweiliger SINR Schwellwert basierend auf einer benötigten oder angestrebten Bitfehlerrate ausgewählt und in dem Schwellwertspeicher der Vorrichtung In a first step, profile curves that relate the kurtosis to the SINR in a ratio empirically generated and a respective SINR threshold value selected based on a required or desired bit error rate and the threshold value memory in the device 32 32 hinterlegt. deposited. Ein zweiter Schritt kann als Klassifikationsschritt bezeichnet werden. A second step can be called a classification step. Die Kurtosis eines empfangenen Signals wird ermittelt und mit dem hinterlegten Schwellwert verglichen, um eine Entscheidung bezüglich der auftretenden Interferenz basierend auf dem Vergleich zu treffen. The Kurtosis of a received signal is determined and compared with the stored threshold to make a decision with respect to the occurring interference based on the comparison.
  • Die Prozessoreinrichtung The processor device 12 12 umfasst ferner einen Quadrierer further comprising a squarer 58'a 58'a und einen Quadrierer and a squarer 58'b 58'b , die ausgebildet sind, um ein Betragsquadrat der Kurtosis des Realteils und ein Betragsquadrat der Kurtosis des imaginärteils zu bilden. Formed to form a sum square of the kurtosis of the real part and the square of the kurtosis of the imaginary part. Der Addierer adder 62 62 ist ausgebildet, um die beiden Betragsquadrate zu addieren. is adapted to add the two squared magnitudes. Der Wurzelbilder The root Images 64 64 ist ausgebildet, um eine Wurzel aus der erhaltenen Summe zu ziehen. is formed to draw a square root of the resulting sum. Die erhaltene Summe wird der Vergleichseinrichtung The sum obtained is of the comparing means 14 14 bereitgestellt. provided.
  • In anderen Worten setzt Vorrichtung In other words, sets device 60 60 auf herkömmlichen Überwachungs- und Alarmierungssystemen auf. on conventional monitoring and alarm systems. Durch Betrachtung der Kurtosis werden bestehende Einschränkungen überwunden. By considering the kurtosis existing limitations are overcome. Damit kann die Detektion von Interferenzen durch Signale und/oder Störer auch unterhalb der typischen Sendeleistung der primären Systeme ermöglicht werden, beispielsweise wenn die Sendeleistung des Störers und des Nutzsignals aufaddiert unterhalb eines Energieschwellwertes liegen. Thus the detection of interference from signals and / or baffles may also be made possible below the typical transmission power of the primary systems, for example when the transmission power of the interferer and the desired signal added below a Energieschwellwertes.
  • Vorrichtung device 60 60 kann auch als ein automatisch arbeitendes Überwachungs- und Alarmierungssystem bezeichnet werden, das Interferenzen, beispielsweise durch Fehlfunktion einzelner Funksysteme, Störungen und Fremdsysteme, erkennen und somit die Möglichkeit eröffnen kann, frühzeitig auf die Interferenzen zu reagieren. can be referred to as an automatically operating a monitoring and alarm system that can interference, for example by failure of individual radio systems, interference and other systems to detect and thus open up the possibility to react quickly to the interference. Hierdurch kann die Zuverlässigkeit und das Zeitverhalten funkbasierter Kommunikation abgesichert und/oder deren Ausfallzeit reduziert oder minimiert werden. The reliability and the timing of radio-based communication can secure and / or downtime are reduced or minimized.
  • In anderen Worten ist Vorrichtung In other words, device 60 60 ausgebildet, um die elektromagnetischen Wellen mit der Antenne zu empfangen. configured to receive the electromagnetic waves with the antenna. Durch eine anschließende Vorverarbeitung (Bandpassfilterung, Frequenzumsetzung, etc.) wird sichergestellt, dass nur Signale der in der Umgebung installierten Systeme untersucht werden. A subsequent pre-processing (band-pass filtering, frequency conversion, etc.) ensures that only signals of the installed around systems are examined. Da in industriellen Anlagen ein sogenanntes Koexistenzmanagement durchgeführt wird, steht die Information über alle installierten Systeme mit Bandbreite und Mittenfrequenz zur Verfügung und kann aus einer Datenbank ausgelesen werden. As a so-called coexistence management is carried out in industrial plants, information stands on all installed systems with bandwidth and center frequency is available and can be read from a database. In dem darauffolgenden Verarbeitungsschritt werden die Signale in Inphase- und/oder Quadratur-Komponente aufgespalten. In the subsequent processing step the signals are split into in-phase and / or quadrature components. Anschließend findet die Berechnung des vierten zentralen Moments (Kurtosis) statt. Subsequently, the calculation of the fourth central moment is held (kurtosis). Die anschließende Schwellwertentscheidung stellt die Interferenzdetektion dar. Der Detektor hat zur Aufgabe, die Sicherheit und Zuverlässigkeit zu steigern. The subsequent threshold decision constitutes interference detection. The detector has the task to increase safety and reliability. Dazu vergleicht er die gewonnen Daten mit hinterlegten Werten (schwellwertbasierter Ansatz). To compare the obtained data with stored values ​​(schwellwertbasierter approach). Der Schwellwert kann hierbei ein für jedes System empirisch bestimmter und in einer Datenbank abgelegter (hohe Genauigkeit) oder ein fester funksystemunabhängiger Wert sein. The threshold value can hereby be an empirically determined for each system and filed in a database (high accuracy) or a fixed value independent radio system. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung eines maschinellen Lernverfahren, welche als Eingabe die statistisch gewonnenen Daten erhält. A further possibility is the use of a machine learning method, which receives as input the data statistically obtained.
  • Alternativ ist ebenfalls vorstellbar, dass die Prozessoreinrichtung Alternatively, is also conceivable that the processor device 12 12 ausgebildet ist, um die Kurtosis des Realteils und die Kurtosis des Imaginärteils ohne Bildung eines Betragsquadrates zu addieren und/oder ohne die Bildung einer Wurzel der Addition der Vergleichseinrichtung is adapted to add the kurtosis of the real part and the kurtosis of the imaginary part without forming a square sum and / or without the formation of a root of the addition of the comparing means 14 14 bereitzustellen. provide. Das Bilden der Betragsquadrate und/oder das Berechnen der Wurzel kann als ggf. reversible mathematische Operation beschrieben werden, die möglicherweise die Vergleichsoperationen der Vergleichseinrichtung The forming of the square modulus, and / or calculating the root can be as possibly reversible mathematical operation described, which may be the comparison operations of the comparison means 14 14 vereinfachen. simplify. Wird das Ergebnis der Prozessoreinrichtung Is the result of the processor device 12 12 lediglich auf die Auswertung der Real- oder Imaginärteile des komplexen Empfangssignals gestützt, kann eine Quadrierung und/oder Betragsbildung durch den Quadrierer only having regard to the evaluation of the real or imaginary parts of the complex received signal, a squaring and / or magnitude formation, by squarer 58'a 58'a oder or 58'b 58'b , eine Addition durch den Addierer An addition by the adder 62 62 bzw. eine Wurzelberechnung durch den Wurzelbilder or a root calculation by the root images 64 64 entfallen, so dass die Vergleichseinrichtung dispensed with, so that the comparison means 14 14 ausgebildet sein kann, das Ergebnis der Quotienteneinrichtung may be formed, the result of the quotient means 56a 56a oder or 56b 56b mit dem vordefinierten Schwellwert zu vergleichen. to be compared with the predefined threshold value. Da ein relevanter bis überwiegender Anteil der Interferenzinformation durch das Errechnen der Kurtosis erhalten werden kann, ist es vorstellbar, dass der Schwellwert direkt mit den Werten der Kurtosis verglichen wird. Since a more relevant can be up predominant proportion of the interference information obtained by the calculation of the kurtosis, it is conceivable that the threshold value is directly compared with the values ​​of Kurtosis.
  • 7 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung shows a schematic representation of an apparatus 70 70 zur Detektion von Signalinterferenzen. for the detection of signal interference. Vorrichtung device 70 70 umfasst eine Prozessoreinrichtung includes a processor means 12 12 , die ausgebildet ist, einen Realteil des vorverarbeiteten komplexwertigen Empfangssignals zu bilden und die Kurtosis des Realteils zu bilden. Which is designed to form a real part of the complex pre-processed received signal and to form the kurtosis of the real part. Vorrichtung device 70 70 bzw. die Prozessoreinrichtung and the processor means 12' 12 ' weist ferner die Vergleichseinrichtung Further, the comparison means 14 14 auf, die ausgebildet ist, um die Kurtosis des Realteils mit einem in dem Schwellwertspeicher der Vorrichtung , which is adapted to the kurtosis of the real component with a threshold value memory in which the device 32 32 hinterlegten Schwellwert zu vergleichen. stored threshold value to be compared.
  • Gegenüber einer Berechnung der Kurtosis für den Realteil und den Imaginärteil, wie es in Compared to a calculation of kurtosis for the real and imaginary, as in 6 6 erläutert ist, kann die Bildung der Kurtosis lediglich des Realteils zu einem verminderten Rechenaufwand der Prozessoreinrichtung is explained, the formation of the kurtosis can only of the real part in a decreased amount of computation of the processor device 12 12 und mithin zu günstigeren und/oder energiesparenderen Komponenten führen. and therefore at cheaper and / or result in more energy-efficient components. Eine Berechnung des Realteils und des Imaginärteils kann eine erhöhte Berechnungsgenauigkeit ermöglichen, da die untersuchte Stichprobe, dh eine Anzahl von Abtastpunkten, vergrößert bzw. verdoppelt ist. A calculation of the real part and the imaginary part can allow for increased accuracy of the calculation, since the sample under investigation, ie, a number of sampling points is increased, or is doubled. Eine Vergrößerung der Stichprobe kann zu einem geringeren Schätzfehler der Potenz, wie bspw. der Kurtosis führen. An increase in the sample can lead to a smaller estimation error of the power, such as, the kurtosis.
  • 8 8th zeigt eine schematische Darstellung eines simulativen Aufbaus zur Gewinnung eines Profils, dh von Schwellwerten, die in Schwellwertspeichern einer Vorrichtung zur Interferenzdetektion hinterlegt werden können. shows a schematic representation of a simulative structure for obtaining a profile, ie of threshold values ​​which can be stored in Schwellwertspeichern a device for interference detection. Ein Aufbau oder Setup, wie es in A construction or setup as in 3 3 : gezeigt ist, kann genutzt werden, um ein SINR-Kurtosisprofil zu erhalten. : Shown, can be used to obtain a SINR Kurtosisprofil.
  • Der simulative Aufbau kann bspw. in einer MATLAB-Umgebung umgesetzt sein und umfasst zwei Signalquellen The simulative structure can, for example, be implemented in a MATLAB environment and includes two signal sources 76a 76a und and 76b 76b , die ausgebildet sind, um basierend auf einer Signalbeschreibung, wie sie in Formel (4) und That are configured to signal based on a description as in formula (4) and 14 14 gezeigt ist, die Signale X 1 und X 2 zu generieren. As shown, the signals X 1 and X 2 to generate. N(t) beschreibt additives weißes Gaußsches Rauschen mit der Varianz N (t) describes additive white Gaussian noise with the variance σ 2 / n σ 2 / n . ,
  • Vereinfachend kann für die Simulation davon ausgegangen werden, dass X 1 und X 2 unabhängige Zufallsprozesse (mittelwertfrei) mit normalisierten Varianzen und Momenten vierter Ordnung m 1,4 bzw. m 2,4 sind. Simplistically that X 1 and X 2 are independent random processes (without averaging) with normalized variances and fourth order moments may be assumed for the simulation thereof, m 1.4 and m 2.4 are. Weiterhin sind A 1 und A 2 Rayleigh-verteilte Zufallsvariablen mit den Parametern P 1 und P 2 . Furthermore, A 1 and A 2 Rayleigh distributed random variable with the parameters P1 and P2.
  • Die Signale X 1 und X 2 können beispielsweise Bluetooth- oder WLAN-Signale simulieren. The signals X 1 and X 2 may simulate, for example, Bluetooth or Wi-Fi signals. Ein Rauschgenerator A noise generator 78 78 ist ausgebildet, um additives weißes Gaußsches Rauschen N zu generieren. is designed to generate additive white Gaussian noise N. Der Aufbau ist ferner ausgebildet, um die Signale X 1 und X 2 mit Rayleigh-Koeffizienten A 1 und A 2 zu überlagern und so NLOS-Übertragungsstrecken nachzubilden. The structure is further configured to superimpose the signals X 1 and X 2 with Rayleigh coefficients A 1 and A 2, and so replicate NLOS transmission paths. Die Überlagerung der Signale X 1 und X 2 mit den Rayleigh-Koeffizienten A 1 bzw. A 2 erlaubt die Berücksichtigung von Positionen von Nutzsignalsendern oder Störern sowie lokalen Gegebenheiten, wie sie beispielsweise durch eine Fabrikhalle mit verschiedenen Orten von Maschinen, Wänden, Türen und/oder Stockwerken ausgestaltet sein können. The superposition of the signals X 1 and X 2 with the Rayleigh coefficients A 1 and A 2 permits the consideration of positions of Nutzsignalsendern or baffles, as well as local conditions, such as for example, a factory hall with different locations of machines, walls, doors and / or floors can be designed. Insbesondere bestehende NLOS-Verbindungen zwischen einem Sender und einem Empfänger der Funkverbindung können durch die Rayleigh-Variablen modelliert werden. In particular, existing NLOS connections between a transmitter and a receiver of the radio link can be modeled by the Rayleigh variables. Der Aufbau umfasst zwei Berechnungspfade The structure includes two computation paths 82a 82a und and 82b 82b : Einem nicht interferierten, von weißem Rauschen N überlagerten Berechnungspfad : A not interfered, superimposed white noise N calculation path 82a 82a mit dem Nutzsignal X 1 und einen und einen interferierten Berechnungspfad with the useful signal X 1 and one and one interfered computation path 82b 82b mit dem Interferenzsignal X 2 zur Bestimmung des SINR. with the interference signal X 2 to determine the SINR.
  • In dem interferenzfreien Berechnungspfad In the interference-free path computation 82a 82a wird das Nutzsignal X 1 mit der Rayleigh-Variablen A 1 beeinflusst und mit dem Rauschsignal N überlagert, dh das Rauschsignal N wird auf das Signal A 1 ·X 1 addiert. the useful signal X 1 is affected by the Rayleigh variables A 1 and superimposed on the noise signal N, that is, the noise signal N is added to the signal A 1 · X. 1 Für dieses interferenzfreie komplexwertige Signal werden für den Realteil und den Imaginärteil jeweils Potenzen, wie etwa die Kurtosis berechnet und die Ergebnisse quadriert, addiert und aus dem Resultat eine Wurzel gezogen, wie es beispielsweise in For this interference-free complex-signal for the real and imaginary parts respectively of magnitude, such as calculating the kurtosis and squared the results added up and pulled a square root of the result, as for example in 6 6 für Vorrichtung for device 60 60 zur Interferenzdetektion gezeigt ist. is shown for interference detection. Basierend auf der Information, dass das so erhaltene Ergebnis interferenzfrei ist, können für verschiedene Zeitpunkte und/oder Rayleigh-Variablen A 1 verschiedene Sollwerte (k 0 , k 1 , ...) in einem Ergebnisblock Based on the information that the result thus obtained is interference-free, can for different time points and / or Rayleigh variables A 1 different set values (k 0, k 1, ...) in a result block 83 83 abgeleitet werden. be derived.
  • Der interferierte Berechnungspfad The interfered path computation 82b 82b umfasst einen Berechnungsblock comprises a calculation block 84 84 , der ausgebildet ist, um neben dem Rayleigh-gestreuten Signal A 1 ·X 1 und dem überlagernden weißen Rauschen N auch das Rayleigh-gestreute Signal A 2 ·X 2 , das einen Störer repräsentiert, zu empfangen, so dass in den Berechnungsblock Which is adapted to receive in addition to the Rayleigh scattered signal A 1 · X 1 and the superimposed white noise N and the Rayleigh scattered signal A 2 · X 2 representing an interferer, so that in the calculation block 84 84 das Signal I(t), wie es beispielsweise in Formel 4 beschrieben ist, eingebbar ist In anderen Worten kann der Berechnungsblock the signal I (t), as described for example in Formula 4, is enterable In other words, the calculation block 84 84 das Signal I(t) empfangen. the signal I (t) received. Der Berechnungsblock The calculation block 84 84 ist ausgebildet, um aus dem interferierten Signal I(t) das SINR zu berechnen, wie es beispielsweise in Formel 6 definiert ist. is adapted to calculate from the interfered signal I (t) is the SINR, as defined for example in the formula. 6 Daraus kann ein Ergebnisblock This may be a result block 86 86 , dh (SINR 0 , SINR 1 , ...) für dieselben Szenarien, wie sie durch A 1 und X 1 im interferenzfreien Signalpfad Ie (SINR 0, SINR 1, ...) for the same scenarios as indicated by A 1 and X 1 in the interference-free signal path 82a 82a berücksichtigt sind, abgeleitet werden. are taken into consideration, are derived.
  • In anderen Worten kann ein direkter Vergleich von einer interferenzfreien Übertragung für verschiedene Zeitpunkte und/oder Szenarien im Ergebnisblock In other words, a direct comparison of an interference-free transmission can for different points in time and / or scenarios in the result block 83 83 mit den SINR-Werten des Ergebnisblockes with the SINR values ​​of the result block 86 86 verglichen werden, um die Schwellwerte abzuleiten. are compared to derive the threshold values.
  • Damit kann eine Bestimmung eines SINR-Wertes während eines laufenden Betriebs einer Vorrichtung zu Interferenzdetektion entfallen, da für solch eine Vorrichtung Thus can be omitted for interference detection determining a SINR value during an ongoing operation of a device, as for such a device 10 10 ein aktuelles Szenario, dh die aktuellen Parameter A 1 , A 2 , X 1 , X 2 bzw. N zumindest teilweise unbekannt sind. a current scenario, that is, the current parameters A 1, A 2, X 1, X 2 and N is at least partially unknown. Das bedeutet, dass eine direkte Bestimmung des SINR im laufenden Betrieb bedingt bis nicht umsetzbar sein kann, da Sendeleistung und ähnliche Parameter zumindest teilweise unbekannt sind. This means that a direct determination of the SINR during operation can not be implemented due to, as transmission power, and similar parameters are at least partially unknown. Eine Berechnung des Signalinterferenzergebnisses basierend auf dem komplexen Eingangssignal hingegen ist durchführbar. A calculation of the signal interference result based on the input complex signal, however, is feasible.
  • In anderen Worten überlagert die MATLAB-Simulation Bluetooth-Signale in einem AWGN-Kanal mit Rayleigh-Streuung, um eine Interferenz zu modellieren (beispielsweise Bluetooth-Interferenzen). In other words, the MATLAB simulation Bluetooth signals superimposed in an AWGN channel with Rayleigh scattering to model interference (for example, Bluetooth-Interference). Die Bluetooth-Signale können in einem komplexen Basisband generiert werden. The Bluetooth signals may be generated in a complex baseband. Zur Berechnung der Kurtosis werden die Inphase und Quadratur-Komponenten eines jeden Signals berücksichtigt. For calculation of the kurtosis of the in-phase and quadrature components of each signal are taken into account. Das Bluetooth-Signal kann eine Datenrate von 1 Mbps ohne Spreizung aufweisen, was zu einer Bitdauer von ca. 1 μs führt. The Bluetooth signal may have a data rate of 1 Mbps without spreading, resulting in a bit duration of about 1 s. Ein Datenpaket mit einer Länge von 625 Bits wird für die Simulation zusammengesetzt. A data packet having a length of 625 bits is composed for the simulation. Für eine Simulation kann zusätzlich angenommen werden, dass die Pakete in einem einzelnen Zeitintervall übertragen werden (Single Time Slot Pakets). For a simulation can also be assumed that the packets are transmitted in a single time interval (Single Timeslot package). Ein Zeitfenster von ungefähr 272 μs, das ca. 30.000 Abtastpunkten entspricht, wird in dem jeweiligen Detektionsprozess des Berechnungspfades A time window of about 272 microseconds, equivalent to approximately 30,000 sample points, in the respective detection process of calculating path 82a 82a und and 82b 82b berücksichtigt, um einen SINR und die Kurtosis zu bestimmen, um eine grafische Ausgabe zu ermöglichen. taken into account to determine an SINR and the kurtosis to enable a graphical output. Beispielsweise wird angenommen, dass über diese 30.000 Abtastpunkte entweder eine Interferenz über den gesamten Zeitraum, dh volle Überlappung, oder keine Interferenz, dh keine Überlappung, vorliegt. For example, it is assumed that this 30,000 sample points either an interference over the entire period, that is, full overlap, or no interference, that is, there is no overlap. Alternative Szenarien können auch eine teilweise Überlappung, dh eine Interferenz während eines Teils des Betrachtungszeitraums, berücksichtigen. Alternative scenarios can also be a partial overlap, ie interference during part of the period taken into account.
  • A 1 und A 2 können für das experimentelle Setup als Zufallsvariablen der Rayleigh-Streuung mit A 1 , das einen Parameter von 0 dB aufweist und A 2 mit einem Parameter, der zwischen 0 und 20 dB variiert, bestimmt werden. A 1 and A 2 may be for the experimental setup as random variables of the Rayleigh scattering with A 1, which has a parameter of 0 dB and A 2 are determined with a parameter that varies between 0 and 20 dB. Die Leistung des thermischen Rauschens N ist auf einen Wert von 0 dB normalisiert. The power of the thermal noise N is normalized to a value of 0 dB. Für jeden SINR-Schritt wird eine gewisse Anzahl, bspw. 5.000, 10.000 oder 20.000 Simulationen ausgeführt. For each SINR step a certain number, for example. 5,000, 10,000 or 20,000 simulations runs. Für die weitere Bearbeitung kann bspw. der Median-Wert oder der geometrische Mittelwert der Ergebnisse der Gesamtzahl an Simulationen berücksichtigt werden. For further processing, the median value, or the geometric mean of the results of the total number of simulations can be considered, for example..
  • 9 9 zeigt eine schematische Darstellung eines experimentellen Setups mit einer Vorrichtung shows a schematic representation of an experimental setup with a device 90 90 mit Laborgeräten zur Bestimmung von vordefinierten Schwellwerten. using laboratory equipment for the determination of pre-defined thresholds.
  • Bluetooth-Bluetooth-Interferenzszenarien können so getestet und an eine Softwaredefinierte Funkumgebung (Software Defined Radio-SDR). Bluetooth Bluetooth interference scenarios can thus be tested and a software-defined radio environment (Software Defined Radio SDR). Zwei Bluetooth-Quellen ohne eine direkte Sichtverbindung (Non Line-Off-Sight – NLOS) werden hierfür auf einem gleichen Kanal interferiert, wobei eine Sendeleistung eines Senders konstant gehalten und eine Sendeleistung des zweiten Signalgenerators variiert wird. Two Bluetooth sources without a direct line of sight (non-line-off-sight - NLOS) are therefor interfere on a same channel, wherein a transmission power of a transmitter held constant, and a transmission power of the second signal generator is varied.
  • Die Vorrichtung The device 90 90 ist ausgebildet, um bspw. eine Simulationsumgebung, wie sie in is formed to, for example, a simulation environment, such as in 8 8th gezeigt ist, in Hardware nachzubilden. shown to replicate in hardware. Die Ergebnisse können zusätzlich oder alternativ zu der Simulation genutzt werden, bspw., um die Ergebnisse der Simulation und der Vorrichtung The results can be used additionally or alternatively to the simulation, for example. To the results of the simulation and the device 90 90 vergleichen oder verifizieren zu können. compare or verify to. Die Vorrichtung The device 90 90 umfasst zwei Signalgeneratoren includes two signal generators 88a 88a und and 88b 88b . , Die Signalgeneratoren können beispielsweise vom Typ SMIQ06B der Firma Rohde & Schwarz sein und sind ausgebildet, um Signale, wie Bluetooth- oder WLAN-Signale mit Mittenfrequenzen von 2,420 GHz zu erzeugen. The signal generators can be for example of the SMIQ06B of Rohde & Schwarz and are designed to generate signals such as Bluetooth or Wi-Fi signals with center frequencies of 2.420 GHz. SMIQ06B Signalgeneratoren weisen einen Frequenzbereich von 300 kHz bis 6.4 GHz auf und können Signale mit einer Sendeleistung von bis zu 16 dBm erzeugen. SMIQ06B signal generators have a frequency range of 300 kHz to 6.4 GHz and can generate signals with a transmission power of up to 16 dBm. Eine Empfangseinrichtung A receiving device 92 92 ist ausgebildet, um die von den Signalgeneratoren is adapted to that of the signal generators 88a 88a und and 88b 88b über einen modellierten Rayleigh-Kanal zu empfangen, so dass an der Empfangseinrichtung to receive a modeled Rayleigh channel, so that at the receiving means 92 92 ein interferiertes Signal A 1 X 1 + A 2 , X 2 empfangen wird, welches durch die Signalgeneratoren an interfered signal A 1 X 1 + A 2, X 2 is received, represented by the signal generators 88a 88a und and 88b 88b und/oder von der Empfangseinrichtung and / or from the receiving means 92 92 von thermischem Rauschen N überlagert sein kann, so dass an der Empfangseinrichtung may be superimposed thermal noise N, so that at the receiving means 92 92 das modellierte Signal I(t) auswertbar ist. the modeled signal I (t) is evaluated. Die Empfangseinrichtung The receiving device 92 92 kann beispielsweise ein USRP2 RFX2400 Transceiver sein, der mit einem PC may be for example a USRP2 RFX2400 transceiver to a PC 94 94 verbunden ist. connected is. Auf dem PC On the PC 94 94 kann Software, wie etwa MATLAB und/oder Simulink zur Auswertung der empfangenen Signale genutzt werden. can be used for evaluation of the received signals software such as MATLAB and / or Simulink. Die Empfangseinrichtung The receiving device 92 92 ist ausgebildet, um Signale in das Basisband zu verschieben und mit einer Abtastrate von bspw. 100 Mega-Samples per Second (Msps) abzutasten. is designed to move signals in the baseband and sampled with a sampling rate of, for example, 100 Mega-samples per second (Msps). Für eine Signalverarbeitung, beispielsweise in MATLAB, können beispielsweise 30.000 Abtastpunkte zu einem Zeitpunkt berücksichtigt werden. For signal processing, for example in MATLAB, for example, 30,000 sampling points can be taken into account at a time. Ferner kann ein geeigneter Downsampling-Faktor angewendet werden, um die Abtastrate anzupassen, beispielsweise an eine Simulationsumgebung, wie sie in Furthermore, an appropriate down-sampling factor can be used to adjust the sampling rate, for example, a simulation environment, such as in 8 8th gezeigt ist. is shown.
  • 10 10 zeigt einen qualitativen Graphen, an dem an der Abszisse ein SINR in dB und an der Ordinate ein jeweiliger ermittelter Kurtosis-Wert bezeichnet ist. shows a qualitative graph where the abscissa represents a SINR a respective determined kurtosis value is designated in dB on the ordinate. Der Graph weist zwei Datenreihen auf. The graph has two data series. Eine erste Datenreihe, durch dreieckige Datenpunkte dargestellt, zeigt mögliche Ergebnisse einer simulativen Kurtosis-Ermittlung, wie sie beispielsweise durch eine Simulation ermittelbar ist, wie sie in A first data set, represented by triangular data points, shows the possible results of simulative kurtosis calculation, as can be determined, for example, by a simulation as shown in 8 8th dargestellt ist. is shown.
  • Eine Wertermittlung kann bspw. so erhalten werden, dass für beide Kurven die Leistung einer Quelle konstant gehalten und die Leistung der anderen Quelle variiert wird. A value determination may, for example, be obtained so that the performance of a held source constant for both curves and the performance of other source is varied. Nach Empfang des Signals werden Kurtosis-Werte von Inphase- und Quadratur-Komponenten bestimmt und dann für verschiedene SINR-Werte in MATLAB kombiniert. Upon receiving the signal Kurtosis values ​​of inphase and quadrature components are determined and then combined for various SINR values ​​in MATLAB. Dies wird sowohl für die Simulation, wie sie in This is both for the simulation, as in 8 8th exemplarisch dargestellt ist, und das Echtzeit-Setup, wie es in is shown as an example, and the real-time setup, as in 9 9 dargestellt ist, durchgeführt. is illustrated performed. 10 10 zeigt wie die Kurtosis als eine Funktion des SINR für beide Fälle variiert. is varied as the kurtosis as a function of the SINR for both cases.
  • Eine zweite, durch rautenförmige Datenpunkte dargestellte Datenreihe zeigt mögliche Ergebnisse eines Experimentes mit Hardware-Komponenten, wie sie beispielsweise durch ein Experiment erhaltbar ist, wie es in A second, indicated by diamond-shaped data points data set shows possible results of an experiment with hardware components, such as is obtainable, for example, by an experiment, as in 9 9 dargestellt ist. is shown. Der Graph zeigt, dass simulative und experimentelle Ergebnisse im Wesentlichen übereinstimmen können und dass bei steigendem SINR, dh mit einem abnehmend von Interferenzen gestörten Kanal ein Wert der Potenz, wie hier bspw. der Kurtosis sinkt. The graph shows that simulative and experimental results can be substantially coincident, and that with increasing SINR, ie decreases with a decreasing disturbed by interference channel is a value of the power, as shown here for example. Kurtosis. Eine Ergebnisberechnung basierend auf einer von der Kurtosis verschiedenen Potenz kann zu einem mit steigendem SINR Ergebniswert führen. A result of calculation based on a direction different from the kurtosis potency can lead to increases SINR result value. Ein monotoner Verlauf einer steigenden oder abfallenden Kurve über ein steigendes SINR kann eine Ableitung eines jeweiligen vorhandenen Schwellwertes ermöglichen. A monotonous progress of a rising or falling curve over an increasing SINR may allow for derivation of a respective existing threshold.
  • In anderen Worten ändert sich das vierte zentrale Moment, die Kurtosis, auch in Abhängigkeit des Signal- zu Interferenzverhältnisses. In other words, the fourth central moment, the kurtosis change even depending on the signal-to-interference ratio. Die Kurtosis weist in einem Bereich eines SINR bis hin zu beispielsweise 10 dB signifikante Unterschiede auf, dh sie kann beispielsweise zwischen 3,2 und 2,6 variieren, was eine Detektion von Interferenz basierend auf der Kurtosis ermöglichen kann. The Kurtosis has in a region of a SINR to, for example, 10 dB significant differences, ie it can vary, for example from 3.2 to 2.6, which can enable detection of interference based on the kurtosis. Der Bereich eines SINR von 0 dB, dh Interferenz und Nutzsignal weisen in etwa gleiche Leistung auf, bis hin zu einem SINR von 11 dB kann als relevant eingestuft werden. The area of ​​an SINR of 0 dB, that is, interference and the useful signal have approximately the same power, to a SINR of 11 dB can be considered as relevant. Beispielsweise kann bei Bluetooth bei einem SINR von größer als 11 dB eine Bitfehlerwahrscheinlichkeit kleiner 0,1% erreicht werden, was für viele Anwendungen ausreichend sein kann. For example, a bit error probability less than 0.1% can be achieved in Bluetooth in a SINR of greater than 11 dB, which can be sufficient for many applications. Alternative Ausführungsbeispiele zeigen Anforderungen, die beispielsweise einen relevanten Bereich bis 15, 17 oder 20 dB erfordern und mithin einen derartigen relevanten Bereich definieren. Alternative embodiments show requests that require, for example, a relevant range up to 15, 17 or 20 dB, and therefore define such a relevant area. Auch kann beispielsweise bei Betrachtung oder Überwachung eines anderen drahtlosen Übertragungsmediums, wie beispielsweise WLAN oder Wireless Metropolitan Area Network (WMAN) verschiedene Werte eines Potenzwertes, wie etwa eines Kurtosis-Wertes, in Abhängigkeit eines jeweiligen SINR erhalten werden. Also, for example, when viewing or monitoring of another wireless transmission medium, such as Wi-Fi or Wireless Metropolitan Area Network (WMAN) different values ​​of potency value, such as a kurtosis value can be obtained as a function of a respective SINR.
  • Nachdem ein derartiges Profil erhalten ist, kann ein Schwellwertpunkt auf der Kurve ausgewählt werden. After such a profile is obtained, a threshold point can be selected on the curve. Dieser Schwellwert kann beispielsweise genutzt werden, um empfangene Signale als interferiert oder nicht interferiert zu klassifizieren (basiert auf der Sensitivität des Empfängers). This threshold value may for example be used to classify signals received as to interfere or not interfere (based on the sensitivity of the receiver). Wird beispielsweise ein minimales SINR von 11 dB benötigt, um eine Bitfehlerrate von ≤ 0,1% für Gleichkanalinterferenz zu erreichen, wie es beispielsweise in [6] beschrieben ist, so kann dies beispielsweise einer Kurtosis von ca. 2,5 auf dem Profil des Graphen entsprechen. For example, if a minimum SINR of 11 dB is required to achieve a bit error rate of ≤ 0.1% for co-channel interference, as described for example in [6], this may for example, a kurtosis of about 2.5 on the profile of the graphs correspond. In anderen Worten kann jeweils eine Anzahl von Samples, bspw. mit 30.000 empfangenen Abtastpunkten mit einer Kurtosis von mehr als 2,5 als nicht interferiert und angenommen werden, dass eine korrekte Demodulation des Signals mit einer Bitfehlerwahrscheinlichkeit ≤ 0,1% erreichbar ist. In other words, in each case a number of samples, for example. 30,000 sample points received with a kurtosis of more than 2.5 will not interfere and assumed to be that a correct demodulation of the signal with a bit error probability is 0.1% ≤ achievable. Ein empfangenes Sample mit einer Kurtosis von weniger als 2,5 kann als fehlerhaft betrachtet werden, wenn beispielsweise die Bitfehlerwahrscheinlichkeit nicht den Anforderungen entspricht. A received sample with a kurtosis of less than 2.5 can be regarded as defective if, for example, the bit error does not meet the requirements.
  • 11 11 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens shows a schematic flow diagram of a method 100 100 zur Entscheidungsfindung, ob ein Signal als interferiert, dh fehlerhaft, oder nicht interferiert klassifiziert werden kann. for decision as to whether a signal as to interfere, that is incorrect or can not be classified interferes.
  • In einem Schritt In a step 102 102 wird ein empfangenes analoges Signal mit einer Analog-Digital-Wandlung digitalisiert. a received analog signal with an analog-to-digital conversion is digitized. In einem Schritt In a step 104 104 wird die Kurtosis des Real- und/oder Imaginärteils des digitalisierten Signals bestimmt. the kurtosis of the real and / or imaginary component of the digitized signal is determined. In einem Schritt In a step 106 106 wird ein Schwellwert bereitgestellt, beispielsweise indem für ein benötigtes oder angestrebtes SINR ein entsprechender Kurtosis-Wert aus einem Speicherbaustein oder einer Datenbank abgefragt wird. a threshold value is provided, for example by a corresponding kurtosis value is retrieved from a memory device or database for a required SINR or aspired. In einem Schritt In a step 108 108 wird die im Schritt is obtained in step 104 104 bestimmte Potenz, bspw. die Kurtosis, mit dem im Schritt certain power, for example. kurtosis, which in step 106 106 abgerufenen Schwellwert verglichen. retrieved threshold is compared. In einem Schritt In a step 112 112 wird basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs im Schritt is based on the result of the comparison in step 108 108 eine Entscheidung getroffen, beispielsweise, dass ein Signalpegel, der das Signalinterferenzergebnis anzeigt, verringert oder erhöht wird. a decision is made, for example, that a signal level indicative of the signal interference result is reduced or increased. Dies kann einem Alarmbaustein anzuzeigen, einen Alarm auszulösen, wenn die Entscheidung ergibt, dass das empfangene Signal so stark interferiert ist, dass es als fehlerhaft betrachtet wird. This may indicate to an alarm device to trigger an alarm if the decision is that the received signal is so strong interfering that it is considered faulty.
  • 12 12 zeigt einen Graphen mit fünf Datenreihen shows a graph with five data series 96a 96a –e. e. An der Abszisse des Graphen ist das Interferer-To-Noise-Ratio (INR) in dB aufgetragen. On the abscissa of the graph, the interferer-To-Noise-Ratio (INR) is plotted in dB. Die Ordinate zeigt eine Wahrscheinlichkeit einer Fehldetektion, dh einer Fehlentscheidung, bspw. ob eine Signalinterferenz fälschlicherweise erkannt oder nicht erkannt wird, für ein jeweiliges INR. The ordinate indicates a probability of a false detection, that is a wrong decision, for example. If a signal interference incorrectly recognized or not recognized, for a respective INR. Die verschiedenen Datenreihen The various data series 96a 96a –e unterscheiden sich in ihrem jeweiligen SNR. -e differ in their respective SNR. Datenreihe data series 96a 96a zeigt ein SNR von –2 dB, Datenreihe shows a SNR of -2 dB, data series 96b 96b ein SNR von 0 dB, Datenreihe an SNR of 0 dB, data series 96c 96c ein SNR von 2 dB, Datenreihe an SNR of 2 dB, data series 96d 96d ein SNR von 4 dB und Datenreihe an SNR of 4 dB, and data series 96e 96e ein SNR von 6 dB. an SNR of 6 dB. In anderen Worten wächst ein Signal zu Rauschabstand von der Datenreihe In other words, a signal to noise ratio of the data series is growing 96a 96a hin zur Datenreihe to data series 96e 96e . , Über die Abszisse steigt für eine Datenreihe das INR, umgangssprachlich ausgedrückt wird der Störer ”lauter”, dh der Störer sendet mit einer steigenden Sendeleistung. On the abscissa the INR is expressed colloquially the troublemakers "loud", ie the jammer transmits with an increasing transmission power increases for a data series. Mit steigendem INR steigt die Wahrscheinlichkeit ein Fehlentscheidung, da möglicherweise zunehmend der Störer als Nutzsignalsender identifiziert wird. Increases the likelihood INR as possibly increasing the interferer is identified as Nutzsignalsender rises a wrong decision. Gleichzeitig sinkt eine Wahrscheinlichkeit der Fehldetektion mit steigendem SNR des Signals, dh mit zunehmender Signalqualität kann die Wahrscheinlichkeit einer Fehlentscheidung verringert werden. At the same time, a probability of misdetection decreases with increasing SNR of the signal, that is, with increasing signal quality, the probability of erroneous decision can be reduced.
  • In anderen Worten zeigt In other words, shows 12 12 die Wahrscheinlichkeit einer Fehlentscheidung für verschiedene SNR-Werte in einem Leistungstest. the probability of a wrong decision for different SNR values ​​in a performance test. Für verschiedene SNR-Werte wird das INR erhöht. For different SNR values, the INR is increased. Eine große Anzahl an Iterationen, beispielsweise 5.000, 10.000 oder 20.000, können pro INR ausgeführt werden, um einen Graphen, wie er beispielhaft in A large number of iterations, for example, 5,000, 10,000 or 20,000 can be executed per INR to a graph as exemplified in 12 12 gezeigt ist, zu erzeugen. is shown to produce.
  • 13 13 zeigt einen Graphen mit drei Datenreihen shows a graph with three data series 98a 98a –c, die für verschiedene Funkstandards mögliche Kurtosis-Werte (an der Ordinate angetragen) über variierende, an der Abszisse angetragene SINR-Werte gegenüberstellt. c, the faces for different radio standards possible kurtosis values ​​(plotted on the ordinate) for varying, is transmitted to the abscissa SINR values. Die Datenreihe The data series 98a 98a zeigt eine Störung, dh Interferenz, eines Wifi-Signals mit einem Wifi-Signal. indicates a fault, that is, interference, a wireless signal with a wireless signal. Die Datenreihe The data series 98b 98b zeigt die Kurtosis für ein Wifi-Signal, welches von einem Bluetooth-Signal gestört wird. shows the kurtosis for a wireless signal, which is disturbed by a Bluetooth signal. Die Datenreihe The data series 98c 98c zeigt einen Verlauf der Kurtosis für ein Wifi-Signal, welches von einem Zigbee-Signal gestört wird. is a graph showing the kurtosis for a wireless signal, which is disturbed by a Zigbee signal. Zigbee ist ein Funkstandard, wie er beispielsweise für industrielle Sensornetze angewendet werden kann und kann beispielsweise drahtlose Übertragungsstrecken von bis zu 100 m überbrücken. ZigBee is a wireless standard, such as may be used, for example for industrial sensor networks and can bridge, for example, wireless transmission distances of up to 100 m.
  • Wifi-Signale sind beispielsweise WLAN-Signale, welche auf dem 802.11-Standard aufsetzen. Wifi signals, for example, wireless signals put on the 802.11 standard. Bei kleinen bis sehr kleinen SINR-Werten, dh beispielsweise Werte zwischen –50 und –30 dB des SINR beträgt die Kurtosis ca. 1,8, was beispielsweise einem nahezu oder vollständig uninterferierten WLAN-Signal entsprechen kann. In small to very small SINR values, that is, for example values ​​of -50 to -30 dB of the SINR the kurtosis about 1.8, which for example may correspond to a nearly or completely uninterferierten wireless signal. Bei steigendem SINR steigt die Kurtosis für die Datenreihen With increasing SINR kurtosis increases for the data series 98a 98a –c stetig an, um bei ca. 0 dB ein jeweiliges Maximum, das ein globales Maximum sein kann, zu erreichen und anschließend für weiter steigende SINR-Werte abzufallen. -c steadily to reach at about 0 dB, a respective maximum that can be a global maximum, and then decrease for a further increase in SINR values. Bei Datenreihe For data series 98a 98a kann die Kurtosis bei hinreichend großem SINR von beispielsweise größer 30 dB bis nahezu auf den Wert für das jeweilige Übertragungssystem aus Sender und Störer, dh, das WLAN-System, abfallen. the kurtosis can for sufficiently large SINR, for example, greater than 30 dB up to almost the value for the respective transmission system comprising a transmitter and interferer, that is, the wireless system to drop. Für die Datenreihen For the data series 98b 98b und and 98c 98c , also für Bluetooth- oder Zigbee-Störer fällt die Kurtosis ebenfalls stark, jedoch jeweils auf den Kurtosis-Wert des Übertragungssystems mit der höchsten Empfangsleistung ab. So for Bluetooth or Zigbee disturbers the kurtosis also falls sharply, but in each case on the kurtosis value of the transmission system with the highest receiving power from. Diese kann von Leistungsverlusten beeinflusst werden, die auf verschiedenen Pfaden, dh Übertragungswegen, zwischen Sender und Empfänger auftreten. This can be affected by power loss, the different paths, that is, transmission paths occur between transmitter and receiver. Dies kann dazu führen, dass eine Empfangsleistung eines ZigBee-Signals trotz geringerer Sendeleistung größer ist als bei einem Bluetooth-Signal. This can lead to a reception power of a ZigBee signal is larger despite lower transmit power than in a Bluetooth signal. Das bedeutet, dass Zigbee eine höhere Empfangsleistung als WLAN und Bluetooth eine höhere Empfangsleistung als Zigbee aufweisen kann. This means that Zigbee may have a higher reception power than Zigbee a higher reception power than Wi-Fi and Bluetooth. Bspw. For example. kann ein WLAN-Signal mit einer Sendeleistung von bis zu 60 mW, ein Zigbee-Signal mit einer Sendeleistung von bis zu 10 mW und Bluetooth mit einer Sendeleistung von bis zu 100 mW übertragen werden. a wireless signal with transmission power up to 60 mW, a Zigbee signal with transmission power up to 10 mW and Bluetooth may be transmitted with a transmission power of up to 100 mW. Eine grau hinterlegte Fläche A gray area 102 102 des Graphen beschreibt einen Bereich, der von einer Vorrichtung, wie etwa Vorrichtung the graph describes a region of a device such as device 10 10 , . 20 20 , . 60 60 oder or 70 70 einem Verfahren, wie etwa dem Verfahren a method such as the method 100 100 , so klassifiziert werden kann, dass ein Ergebnis, das einen Wert innerhalb des Bereichs Can be classified so that a result indicative of a value within the range 102 102 aufweist als zu stark interferiert eingestuft wird. which is classified as too strongly interfere. Daraus kann ein Schwellwert This may be a threshold value 104 104 vordefiniert werden. be predefined. In anderen Worten kann dann das Signal als fehlerhaft eingeschätzt werden kann, da die Kurtosis-Werte oberhalb des möglichen Schwellwertes In other words, then the signal can be regarded as flawed because the kurtosis values ​​above the threshold potential 104 104 liegen. lie. Eine Kurtosis von ca. 2,2 bezeichnet einen möglichen Schwellwert A kurtosis of about 2.2 indicates a possible threshold 104 104 . ,
  • Eine Interferenzdetektion basierend auf der Kurtosis kann besonders gut bei etwa gleichgroßen Leistungen von Nutzsignalsender und Störer, dh bei einem SINR von ca. 0 dB, erfolgen, da hier große Variationen in der Kurtosis vorliegen. An interference detection based on the kurtosis can be particularly good at about the same size and performance of Nutzsignalsender disturbers, ie at a SINR of about 0 dB, done, since large variations exist in the kurtosis. Dieser Bereich kann nachrichtentechnisch als ein kritischer oder der kritischste Bereich beschrieben werden, da hier eine Demodulation des Nutzsignals oft oder meist verhindert ist. This area can be described communicatively as a critical or the most critical area, since demodulation of the wanted signal is often or usually prevented here. Eine Detektion von Interferenz in diesem Bereich kann mithin große Vorteile bergen, insbesondere wenn Signalinterferenzen mittels Leistungsbetrachtung von Nutz- und Interferenzsignal von Energiedetektoren nicht oder mangelhaft erkannt werden. Detection of interfering in this area can therefore hold great advantages, especially when signal interference by power viewing of useful and interference signal energy detectors are not or inadequately recognized. Dies kann beispielsweise geschehen, wenn Sendeleistung von Nutzsignalsender und Störer niedrig sind und eine gemeinsame Sendeleistung unterhalb eines Schwellwertes verbleibt. This can be done, for example, when transmission power of Nutzsignalsender and interferers are low and remains a common transmit power below a threshold value. Die Leistungsunabhängigkeit der Kurtosis erlaubt demgegenüber die Interferenzdetektion auch in solchen Fällen. In contrast, the performance independence of kurtosis allows interference detection in such cases.
  • 14 14 zeigt eine schematische Darstellung eines Systemmodells zur Beschreibung des empfangenen Signals I(t). shows a schematic representation of a system model for the description of the received signal I (t). Ein Funksignal X 1 (t) wird mit der Rayleigh-Variablen A 1 multipliziert, um die Transmission des Signals X 1 (t) über einen Rayleigh-Kanal zu modellieren. A radio signal X 1 (t) is multiplied by the Rayleigh variables A 1, to model the transmission of the X signal 1 (t) over a Rayleigh channel. Ein zweites Signal X 2 (t) wird dementsprechend mit einer Rayleigh-Variablen A 2 multipliziert, um die Ausbreitung des zweiten Signals X 2 (t) über einen zweiten Kanal zu modellieren. A second signal X 2 (t) is multiplied accordingly with a Rayleigh variables A 2 to the propagation of the second signal X 2 (t) over a second channel to be modeled. Die beiden NLOS-Signale werden in einem Punkt The two NLOS signals are at a point 106 106 addiert, um die gemeinsame Übertragung der Signale X 1 (t) und X 2 (t) über einen gemeinsamen Kanal zu repräsentieren. to represent over a common channel is added to the common transmission of the signals X 1 (t) and X2 (t). In einem Punkt At one point 108 108 wird der Summe thermisches Rauschen N(t) aufaddiert und so das Signal I(t) erhalten, wie es beispielsweise in Formel 4 beschrieben ist. the sum of thermal noise N (t) is added and then the signal I (t) obtained as it is described for example in the formula. 4
  • 15 15 zeigt eine schematische Darstellung von Kanälen, wie sie beispielsweise durch Bluetooth in dem 2,4 GHz ISM-Band okkupiert werden. shows a schematic representation of channels as they are occupied for example by Bluetooth in the 2.4 GHz ISM band. In einem Frequenzbereich zwischen 2,402 und 2,480 GHz sind mit einem Abstand In a frequency range from 2.402 to 2.480 GHz at a distance 112 112 von 1 MHz eine Anzahl von 79 Kanälen mit jeweils einer Bandbreite of 1 MHz, a number of channels 79, each having a bandwidth 112 112 von ca. 1 MHz angeordnet, wobei zwischen den Kanälen jeweils Lücken (engl.: gaps) zur Verminderung oder Verringerung von Kanalübersprechen angeordnet sind. disposed of approximately 1 MHz, wherein each of gaps between the channels (engl .: gaps) are arranged to reduce or decrease of channel crosstalk. In anderen Worten wird das 2.4 GHz ISM-Band von Bluetooth in 79 Subkanäle unterteilt. In other words, the 2.4 GHz ISM band Bluetooth is divided into 79 sub-channels. Das ganz oder teilweise gleiche ISM-Frequenzband wird von anderen Funkstandards, beispielsweise 802.11 b/g (WLAN) mit einer anderen Kanalaufteilung genutzt. The completely or partially the same ISM frequency band is b / g (WLAN) used by other wireless standards, such as 802.11 a different channel layout. Ein gleichzeitiges Nutzen des Mediums durch verschiedene, möglicherweise untereinander unkoordinierte, Standards kann zum Auftreten von Interferenz führen. A simultaneous use of the media by various potentially among themselves uncoordinated, standards can lead to the occurrence of interference.
  • Herleitung der Kurtosis-Beschreibung Derivation of kurtosis Description
  • Die Kurtosis β eines Signals I kann als definiert werden: The kurtosis β a signal I can be defined as:
    Figure DE102013222211B4_0007
  • Das Moment vierter Ordnung von I, das ebenfalls mittelwertfrei ist, da es eine Summe mittelwertfreier Zufallsvariablen ist, ist durch m I,4 = E[I 4 ] definiert. The fourth-order moment of I, which is also free of average values because it is a sum mean value-free random variables is given by m I, 4 = E [I 4] defined. Für I 4 gilt: For I 4 applies:
    Figure DE102013222211B4_0008
    werden die Terme gleicher Dimension summiert, so ergibt sich aus obiger Gleichung: the terms are summed same dimension, it follows from the above equation:
    Figure DE102013222211B4_0009
  • Aufgrund der Linearität des Erwartungswert-Operators ist der Erwartungswert von I 4 die Summe der Erwartungswerte der individuellen Komponenten: Due to the linearity of the expectation operator, the expected value of I 4 is the sum of the expected values of the individual components:
    Figure DE102013222211B4_0010
  • X 1 , X 2 , A 1 , A 2 und N sind voneinander unabhängig, so dass f 1 (X 1 ), f 2 (X 2 ), f 3 (A 1 ), f 4 (A 2 ), und f 5 (N) für beliebige Funktionen f 1 , f 2 , f 3 , f 4 und f 5 ebenfalls unabhängig voneinander sind. X 1, X 2, A 1, A 2 and N are independently of each other so that f 1 (X 1), f 2 (X 2), f 3 (A 1), f 4 (A 2), and f 5 (N) for arbitrary functions f 1, f 2, f 3, f 4 and f 5 are also independently of each other. Damit könnte Formel 9 auch geschrieben werden als: Thus Formula 9 could be written as:
    Figure DE102013222211B4_0011
  • Da N, X 1 und X 2 mittelwertfrei sind, reduziert sich Gleichung 10 zu: Since N, X 1 and X 2 are zero-mean, Equation 10 reduces to:
    Figure DE102013222211B4_0012
  • A 1 und A 2 sind Rayleigh-verteilt und weisen Moment zweiter und vierter Ordnung A 1 and A 2 are Rayleigh distributed, and have second and fourth order moment 2p 2 / 1, 2p 2 / 2 und 8p 2 / 1, bzw. 8p 4 / 2 2p 2/1 2P 2/2 and 8p 2/1 or 8p 4/2 auf. on. N weist eine Normalverteilung mit Momenten zweiter und vierter Ordnung von N has a normal distribution with moments of second and fourth order of σ 2 / N bzw. 3σ 4 / N σ 2 / N or 3σ 4 / N auf. on. X 1 und X 2 weisen Momente zweiter Ordnung, die zu 1 normalisiert sind, bzw. Momente vierter Ordnung m 1,4 und m 2,4 auf. X 1 and X 2 have the second order, which are normalized to 1 moments or torques fourth-order m and 1.4 m to 2.4. Deshalb reduziert sich E[I 4 ] zu: Therefore, E [I 4] reduces to:
    Figure DE102013222211B4_0013
  • Das Moment zweiter Ordnung von 1 ergibt sich zu: The second order of one moment is given by:
    Figure DE102013222211B4_0014
  • Da X 1 , X 2 und N unabhängig voneinander und mittelwertfrei sind, reduziert sich Gleichung 14 zu: As X 1, X 2 and n are independently from each other and mean values, Equation 14 reduces to:
    Figure DE102013222211B4_0015
  • Eine Quadrierung des Terms ergibt: Squaring the term gives:
    Figure DE102013222211B4_0016
  • Um schließlich die Kurtosis zu erhalten, wird, wie es für Gleichung A gezeigt ist, das Moment vierter Ordnung durch das Quadrat des Momentes zweiter Ordnung dividiert: Finally, in order to obtain the kurtosis, as shown for Equation A, dividing the fourth-order moment by the square of the second-order moment:
    Figure DE102013222211B4_0017
    womit Gleichung 5 hergeleitet ist. which equation 5 is derived.
  • 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. Although some aspects related to a device have been described, it should be understood that these aspects also represent a description of the corresponding method, so that a block or component of a device is also to be understood as a corresponding method step or a feature of a method step. 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. Analogously, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or details or feature of a corresponding apparatus.
  • Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Depending on certain implementation requirements of embodiments of the invention in either hardware or software can be implemented. 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 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. The implementation can 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 a FLASH memory, a hard disk or other magnetic be performed or optical memory, are stored on the electronically readable control signals, which can cooperate with a programmable computer system in such a way or that the respective method is performed cooperate. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein. Therefore, the digital storage medium may be computer readable. 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. Some embodiments according to the invention thus comprise a data carrier having electronically readable control signals capable of cooperating 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 abläuft. In general, embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product with a program code, the program code being operative to perform one of the methods when the computer program product runs on a computer. Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein. The program code may for example be stored 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 comprise the computer program for performing one of the methods described herein, wherein the computer program is stored on a machine readable carrier.
  • 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. In other words, an embodiment of the method according to the invention is therefore a computer program comprising the procedure described program code for performing one of the herein when the computer program runs on a computer. 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. Another embodiment of the method according to the invention is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer readable medium), is recorded on which the computer program for performing 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. Another embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals which represents or represent respectively the methods described, the computer program for performing one of the herein. 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. The data stream or the sequence of signals may or may for example be configured to provide a data communication connection, for example via the Internet to be transferred.
  • 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. A further embodiment comprises a processing means, such as a computer or a programmable logic device that is configured to the effect or adapted one of the methods described herein perform.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist. A further embodiment comprises a computer on which the computer program for performing one of the methods described herein is installed.
  • 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. In some embodiments, a programmable logic device (for example a field programmable gate array, FPGA) may be used to perform some or all the described functionalities of the methods described herein. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. In some embodiments, a field programmable gate array may cooperate with a microprocessor in order to perform one of the methods described herein. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. In general, the processes are carried out in some embodiments, by any hardware apparatus. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC. This may be a general-purpose hardware such as a computer processor (CPU) or specific for the process hardware, 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. The embodiments described above are merely illustrative of the principles of the present invention. It is understood that modifications and variations of the arrangements and the details described herein will be apparent to others skilled. 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. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the following claims and not by the specific details presented herein with reference to the description and explanation of the embodiments.
  • Literaturverzeichnis bibliography
    • [1] A. Vedral, „Verfahren zur Erkennung von Störquellen für Automatisierungseinrichtungen und Störquellenerkennungseinheit hierzu”. [1] A. Vedral, "Method for detecting noise sources for automation devices and noise source this." Deutschland Patent Germany Patent DE 10 2007 054 678 DE 10 2007 054 678 , 14 November 2007. , November 14 of 2007.
    • [2] T. Schildknecht, „DATAEAGLE DETEKTIV: FUNKBANDÜBERWACHUNG und Alarmierung für den industriellen Einsatz,” Sersheim. [2] T. Schildknecht, "DATAEAGLE DETECTIVE: FUNK BAND SURVEILLANCE and alarms for industrial use," Sersheim.
    • [3] Verein Deutscher Ingenieure e. [3] Association of German Engineers. V., „Funkgestützte Kommunikation in der Automatisierungstechnik: Koexistenz von Funklösungen,” Beuth Verlag, Düsseldorf, 2008. V., "Radio based communication in automation technology: Coexistence of Wireless Solutions," Beuth Verlag, Dusseldorf, of 2008.
    • [4] F. Englberger und R. Matzner, „Verfahren und Vorrichtung zur getrennten Schätzung der Einzelleistungen zweier stochastischer Prozesse aus der Beobachtung des durch additive Überlagerung entstandenen Summenprozesses”. [4] F. Englberger and R. Matzner, "Method and apparatus for the separate estimation of the individual performances of two stochastic processes from the observation of the resulting by additive superposition sum process." Deutschland Patent Germany Patent DE 42 205 24 A1 DE 24 42 205 A1 , 22 Oktober 1992. , October 22 1992nd
    • [5] A. Willig, ”Recent and emerging topics in wireless industrial communications: A selection,” vol. [5] A. Willig, "Recent and emerging topics in wireless industrial communications: A selection," vol. 4, no. 2, pp. 4, no. 2, pp. 102–124, 2008. 102-124., 2008
    • [6] ”IEEE standard for information technology – telecommunications and information exchange between systems – local and metropolitan area networks – specific requirements. [6] "IEEE standard for information technology - telecommunications and information exchange between systems - local and metropolitan area networks - specific requirements. – part 15.1: Wireless medium access control (mac) and physical layer (phy) specifications for wireless personal area networks (wpans),” IEEE Std 802.15.1-2005 (Revision of IEEE Std 802.15.1-2002), pp. - part 15.1: Wireless Medium Access Control (MAC) and physical layer (phy) specifications for wireless personal area networks (WPANs), "IEEE Std 802.15.1-2005 (Revision of IEEE Std 802.15.1-2002), pp. 1–580, 2005. 1-580., 2005
    • [7] CF Chiasserini and RR Rao, ”Coexistence mechanisms for interference mitigation in the 2.4-ghz ism band,” vol. [7] CF Chiasserini and RR Rao, "Coexistence mechanisms for interference mitigation in the 2.4-ghz ism band," vol. 2, no. 5, pp. 2, no. 5, pp. 964–975, 2003. 964-975., 2003
    • [8] S. Zurbes, W. Stahl, K. Matheus, and J. Haartsen, ”Radio network performance of bluetooth,” in Proc. [8] S. Zurbes, W. Stahl, K. Matheus, and J. Haartsen, "Radio network performance of bluetooth," in Proc. IEEE Int. IEEE Int. Conf. Conf. Communications ICC 2000, vol. Communications ICC 2000, vol. 3, pp. 3, pp. 1563–1567, 2000. 1563-1567., 2000
    • [9] S. Zurbes, ”Considerations an link and system throughput of Bluetooth networks,” in Proc. [9] S. Zurbes, "Considerations of link and system throughput of Bluetooth networks," in Proc. 11th IEEE Int. 11th IEEE Int. Symp. Personal, Indoor and Mobile Radio Communications PIMRC 2000, vol. Symp. Personal, Indoor and Mobile Radio Communications PIMRC 2000, vol. 2, pp. 2, pp. 1315–1319, 2000. 1315-1319., 2000
    • [10] K. Matheus and S. Magnusson, ”Bluetooth radio network performance: measurement results and simulation models,” in Proc. [10] K. Matheus and S. Magnusson, "Bluetooth radio network performance: measurement results and simulation models," in Proc. Int Wireless Ad-Hoc Networks Workshop, pp. Int Wireless Ad Hoc Networks Workshop, pp. 228–232, 2004. 228-232., 2004
    • [11] A. Willig, K. Matheus, and A. Wolisz, ”Wireless technology in industrial networks,” Proceedings of the IEEE, vol. [11] A. Willig, K. Matheus, and A. Wolisz, "Wireless technology in industrial networks," Proceedings of the IEEE, vol. 93, no. 6, pp. 93, no. 6, pp. 1130–1151, 2005. 1130-1151., 2005
    • [12] I. Howitt, ”Mutual interference between independent bluetooth piconets,” Vehicular Technology, IEEE Transactions on, vol. [12] I. Howitt, "Mutual interference between independent Bluetooth piconets," Vehicular Technology, IEEE Transactions on, vol. 52, no. 3, pp. 52, no. 3, pp. 708–718, 2003. 708-718., 2003
    • [13] YM Kim, G. Zheng, SH Sohn, and JM Kim, ”An alternative energy detection using sliding window for cognitive radio system,” in Proc. [13] Y. Kim, G. Zheng, SH Son, and JM Kim, "An alternative energy detection using sliding window for cognitive radio system," in Proc. 10 th Int. 10 th Int. Conf. Conf. Advanced Communication Technology ICACT 2008, vol. Advanced Communication Technology ICACT 2008, vol. 1, pp. 1, pp. 481–485, 2008. 481-485., 2008
    • [14] AJ Coulson, ”Blind detection of wideband interference for cognitive radio applications,” EURASIP Journal on Advances in Signal Processing – Special issue on dynamic spectrum access for wireless networking, vol. [14] AJ Coulson, "Blind detection of wideband interference for cognitive radio applications," EURASIP Journal on Advances in Signal Processing - Special issue on dynamic spectrum access for wireless networking, vol. 2009, p. 2009, p. Article No. Article No. 8, 2009. 8, in 2009.
    • [15] S. Liu, J. Shen, R. Zhang, Z. Zhang, and Y. Liu, ”Information theoretic criterion-based spectrum sensing for cognitive radio,” IET Communications, vol. [15] S. Liu, J. Shen, R. Zhang, Z. Zhang, and Y. Liu, "information theoretic criterion-based spectrum sensing for cognitive radio," IET Communications, vol. 2, no. 6, pp. 2, no. 6, pp. 753–762, 2008. 753-762., 2008
    • [16] C. Carlemalm, HV Poor, and A. Logothetis, ”Suppression of multiple narrowband interferers in a spread-spectrum communication system,” vol. [16] C. Carlemalm, HV Poor, and A. Logothetis, "Suppression of multiple narrowband interferers in a spread-spectrum communication system," vol. 18, no. 8, pp. 18, no. 8, pp. 1365–1374, 2000. 1365-1374., 2000
    • [17] VK Tumuluru, P. Wang, and D. Niyato, ”A neural network based spectrum prediction scheme for cognitive radio,” in Proc. [17] VK Tumuluru, P. Wang, and D. Niyato, "A neural network based spectrum prediction scheme for cognitive radio," in Proc. IEEE Int Communications (ICC) Conf, pp. IEEE Int Communications (ICC) Conf, pp. 1–5, 2010. 1-5 of 2010.

Claims (14)

  1. Vorrichtung zur Detektion von Signalinterferenzen in einem komplexen Empfangssignal mit folgenden Merkmalen: einer Prozessoreinrichtung ( A device for detection of signal interference in a complex reception signal having the following features: a processor means ( 12 12 ; ; 12' 12 ' ), die ausgebildet ist, um eine Anzahl (N) von Abtastwerten des komplexen Empfangssignals zu erfassen; ), Which is adapted to (N) of samples of the complex received signal to detect a number; Realteile und Imaginärteile der Abtastwerte des komplexen Empfangssignals zu extrahieren ( to extract real and imaginary parts of the complex samples of the received signal ( 38 38 ; ; 42 42 ); ); Potenzen ( powers ( 48 48 ; ; 48a 48a ; ; 48b 48b ) der extrahierten Realteile ( () Of the extracted real parts 38 38 ) und der extrahierten Imaginärteile ( ) And the extracted imaginary ( 42 42 ) mit einem Exponenten von 4 zu erhalten; to obtain) with an exponent of 4; einen Mittelwert der Potenzen zu erhalten ( to obtain an average of the powers ( 52a 52a ; ; 52b 52b ); ); die Normierungspotenzen ( the normalization potencies ( 46 46 ; ; 46a 46a ; ; 46b 46b ) der extrahierten Realteile ( () Of the extracted real parts 38 38 ) und der extrahierten Imaginärteile ( ) And the extracted imaginary ( 42 42 ) mit einem Exponenten von 2 zu erhalten; to obtain) with an exponent of 2; einen Mittelwert der Normierungspotenzen ( (A mean value of the normalization potencies 54 54 ; ; 54a 54a ; ; 54b 54b ) zu erhalten; ) to obtain; einen Realteilquotienten ( a real part quotient ( 56a 56a ) basierend auf dem Mittelwert ( ) Based (on the average 54a 54a ) der Potenzen ( () The powers 48a 48a ) der Realteile ( () Of the real parts 38 38 ) und dem Mittelwert ( ) And the mean value ( 52a 52a ) der Normierungspotenzen ( () Of the normalization potencies 46a 46a ) der Realteile ( () Of the real parts 38 38 ), und einen Imaginärteilquotienten ( (), And a Imaginärteilquotienten 56b 56b ) basierend auf dem Mittelwert ( ) Based (on the average 54b 54b ) der Potenzen ( () The powers 48b 48b ) der Imaginärteile ( () Of the imaginary 42 42 ) und dem Mittelwert ( ) And the mean value ( 52b 52b ) der Normierungspotenzen ( () Of the normalization potencies 46b 46b ) der Imaginärteile ( () Of the imaginary 42 42 ) zu erhalten; ) to obtain; einen Summenwert ( a sum value ( 62 62 ) basierend auf einem Quadratwert ( ) Based (on a square value 58a 58a ), der auf dem Realteilquotienten ( ), Of (on the real part of the quotient 56a 56a ) beruht, und einem Quadratwert ( ) Is based and (a square value 58b 58b ), der auf dem Imaginärteilquotienten ( ), Of (on the Imaginärteilquotienten 56b 56b ) beruht, zu erhalten; ) Is due to obtain; und das Ergebnis basierend auf einem Wurzelwert ( and the result based (on a root value 64 64 ), der auf dem Summenwert ( ), Of (on the sum value 62 62 ) beruht, zu erhalten, so dass basierend auf einer Potenz ( ) Is due to obtain, so that based (on a potency 48a 48a ; ; 48b 48b ) einer Komponente ( () Of a component 38 38 ; ; 42 42 ) des komplexen Empfangssignals mit einem Exponenten größer als 2 ein Ergebnis erhalten wird, das auf der Potenz ( ) Of the complex received signal is obtained with an exponent larger than 2 a result which (on the potency 48a 48a ; ; 48b 48b ) beruht. ) Is based. einer Vergleichseinrichtung ( (Comparison means 14 14 ) zum Vergleichen des Ergebnisses mit einem vordefinierten Schwellwert ( ) For comparing the result (with a predefined threshold 16 16 ), um ein Signalinterferenzdetektionsergebnis abhängig von dem Vergleich zu erhalten. ) To obtain a signal interference detection result depending on the comparison.
  2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Prozessoreinrichtung ( Device according to claim 1, wherein (the processor means 12 12 ; ; 12' 12 ' ) ferner ausgebildet ist, um basierend auf einer Normierungspotenz ( ) Is further configured to based (on a normalization potency 46a 46a ; ; 46b 46b ) der Komponente ( () Of the component 38 38 ; ; 42 42 ) des komplexen Empfangssignals mit einem Exponenten, der innerhalb einer Toleranz von ±20% einem Wert der Potenz dividiert durch zwei entspricht, ein Normierungsergebnis zu erhalten, und um das Ergebnis basierend auf einem Quotienten ( ) Of the complex received signal with an exponent within a tolerance of ± 20% dividing a value of the power by two corresponding to obtain a normalization result, and the result based (on a quotient 56a 56a ; ; 56b 56b ) basierend auf der Potenz ( ) Based on the power ( 48a 48a ; ; 48b 48b ) mit dem Exponenten größer als 2 und der Normierungspotenz ( ) Is greater than 2 and the normalization power (with the exponent 46a 46a ; ; 46b 46b ) zu erhalten. ) to obtain.
  3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der das Empfangssignal ein komplexes Empfangssignal ist, bei der die Prozessoreinrichtung ( Device according to claim 1 or 2, wherein the received signal is a complex received signal in which (the processor means 12 12 ; ; 12' 12 ' ) ausgebildet ist, um einen Realteil ( ) Is configured to (a real part 38 38 ) oder einen Imaginärteil ( ) Or an imaginary part ( 42 42 ) des komplexen Empfangssignals zu extrahieren, und bei der die Prozessoreinrichtung ( extract) of the complex received signal, and in which (the processor means 12 12 ; ; 12' 12 ' ) ferner ausgebildet ist, um das Ergebnis basierend auf der Potenz ( ) Is further configured to output the result based (on the potency 48a 48a ) des extrahierten Realteils ( () Of the extracted real component 38 38 ) oder basierend auf der Potenz ( () Or based on the potency 48b 48b ) des extrahierten Imaginärteils ( () Of the extracted imaginary part 42 42 ) zu erhalten. ) to obtain.
  4. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Prozessoreinrichtung ( Device according to one of the preceding claims, in which (the processor means 12 12 ; ; 12' 12 ' ) ausgebildet ist, um das Ergebnis basierend auf der Potenz ( ) Is configured to output the result based (on the potency 48a 48a ; ; 48b 48b ) mit einem Exponenten von größer oder gleich 2,8 zu erhalten. with an exponent to obtain) of greater than or equal to 2.8.
  5. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Prozessoreinrichtung ( Device according to one of the preceding claims, in which (the processor means 12 12 ; ; 12' 12 ' ) ausgebildet ist, um eine vorbestimmte Anzahl (N) von Abtastwerten der Komponente ( is formed) to a predetermined number (N) (sample values ​​of the component 38 38 ; ; 42 42 ) zu erfassen; ) capture; jeden Abtastwert mit dem Exponenten zu potenzieren ( each sample to potentiate with the exponent ( 48a 48a ; ; 48b 48b ), um eine Mehrzahl von potenzierten Abtastwerten zu erhalten, und um die Mehrzahl von potenzierten Abtastwerten unter Verwendung der Anzahl von Abtastwerten aufzusummieren ( () To obtain a plurality of samples potentiated, and the plurality of potentiated samples using the number of samples to sum 54a 54a ; ; 54b 54b ); ); um eine Summe zu erhalten; to obtain a sum; und die Potenz basierend auf der Summe zu erhalten. and to maintain the potency based on the sum.
  6. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das komplexe Empfangssignal ein mittelwertbehaftetes Signal ist und bei der die Prozessoreinrichtung ( Device according to one of the preceding claims, wherein the complex received signal is a medium signal value-laden and in which (the processor means 12 12 ; ; 12' 12 ' ) ausgebildet ist, um eine vorbestimmte Anzahl (N) von Abtastwerten basierend auf der Komponente ( is formed) to a predetermined number (N) of samples based on the component ( 38 38 ; ; 42 42 ) zu erfassen; ) capture; um einen Mittelwert der Abtastwerte zu bilden ( to form an average of the samples ( 54a 54a ; ; 54b 54b ); ); um eine Abweichung zwischen zumindest einem der Abtastwerte und dem Mittelwert zu erhalten; a deviation to obtain at least one of the samples and the average value between; und um die Potenz basierend auf der Abweichung zu erhalten. and the power to obtain based on the deviation.
  7. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, die ferner eine Speichereinrichtung ( Device according to one of the preceding claims, further comprising a memory means ( 16 16 ) aufweist, die ausgebildet ist, um den vordefinierten Schwellwert zu speichern und der Vergleichseinrichtung ( ) Which is adapted to store the pre-defined threshold value and (the comparison means 14 14 ) bereitzustellen. provide).
  8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, bei der die Speichereinrichtung ( Device according to claim 7, wherein (the memory device 16 16 ) ferner ausgebildet ist, um zumindest einen weiteren vordefinierten Schwellwert zu speichern und der Vergleichseinrichtung ( ) Is further adapted to store at least a further pre-defined threshold value and (the comparison means 14 14 ) basierend auf dem komplexen Empfangssignal bereitzustellen. ) To provide based on the complex received signal.
  9. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die ausgebildet ist, um komplexe Empfangssignale zu empfangen, die auf unterschiedlichen Drahtloskommunikationsstandards basieren, die ferner einen Konfigurator ( Device according to one of the preceding claims, which is configured to receive complex received signals, based on different wireless communication standards, which further comprises (a configurator 26 26 ) aufweist, der ausgebildet ist, um automatisch oder basierend auf einer Benutzereingabe ( ), Which is configured to automatically or based (on a user input 28 28 ) entweder für einen ersten Drahtloskommunikationsstandard oder für einen unterschiedlichen zweiten Drahtloskommunikationsstandard konfigurierbar ist, wobei die Prozessoreinrichtung ( ) Can be configured either for a first wireless communication standard or for a different second wireless communication standard, wherein the processor means ( 12 12 ; ; 12' 12 ' ) ein Bandpassfilter ( ) A bandpass filter ( 22 22 ) aufweist, der eine einstellbare Bandbreite hat, wobei der Konfigurator ( ), Which has an adjustable bandwidth, wherein the configurator ( 26 26 ) ausgebildet ist, bei einer Konfiguration auf den ersten Drahtloskommunikationsstandard das Bandpassfilter ( ) Is formed (in a configuration on the first wireless communication standard, the bandpass filter 22 22 ) auf eine erste Bandbreite einzustellen und einen ersten vordefinierten Schwellwert der Vergleichseinrichtung ( adjust) on a first bandwidth and (a first predefined threshold value of the comparator 14 14 ) zu liefern, und bei einer Konfiguration auf den zweiten Drahtloskommunikationsstandard das Bandpassfilter ( () To be delivered and for a configuration to the second wireless communication standard, the bandpass filter 22 22 ) auf eine zweite, unterschiedliche Bandbreite einzustellen und einen zweiten, unterschiedlichen vordefinierten Schwellwert der Vergleichseinrichtung ( adjust) on a second, different bandwidth and (a second, different predefined threshold value of the comparator 14 14 ) zu liefern. ) to deliver.
  10. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, die ferner eine Alarmeinrichtung ( Device according to one of the preceding claims, further comprising an alarm device ( 74 74 ) aufweist, die ausgebildet ist, um basierend auf dem Signalinterferenzdetektionsergebnis ein Alarmsignal bereitzustellen. ) Which is adapted to provide based on the signal interference detection result of an alarm signal.
  11. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der Schwellwert einem Signal zu Interferenz Verhältnis (SINR) von kleiner oder gleich 11 dB entspricht, wenn das komplexen Empfangssignal ein Bluetooth-Signal ist. Device according to one of the preceding claims, wherein the threshold value corresponds to a signal-to-interference ratio (SINR) of less than or equal to 11 dB when the complex received signal is a Bluetooth signal.
  12. Verfahren zur Ermittlung eines Schwellwertes mit folgenden Schritten: Empfangen eines Referenzsignals (A 1 X 1 ); Method for determining a threshold value comprising the steps of: receiving a reference signal (A 1 X 1); Empfangen eines interferierten Signals (I(t)), das auf dem Referenzsignal (A 1 X 1 ) und einem Störsignal (A 2 X 2 ) basiert. Receiving an interfered signal (I (t)) responsive to the reference signal (A 1 X 1) and an interference signal (A 2 X 2) is based. Erhalten ( Receive ( 82b 82b ) des Signal-zu-Interferenz-plus-Rausch-Verhältnis (Signal-to-Interference-plus-Noise-Ratio – SINR) basierend auf dem interferierten Signal (I(t)); ) Of the signal-to-interference-plus-noise ratio (Signal-to-Interference-plus-Noise ratio - SINR) based (on the interfered signal I (t)); Erhalten ( Receive ( 82a 82a ) eines Ergebnisses basierend auf einer Potenz einer Komponente des Referenzsignals mit einem Exponenten größer als 2; ) A result based on a power of a component of the reference signal with an exponent greater than 2; Vergleichen des Ergebnisses mit dem SINR; Comparing the result with the SINR; und Speichern des Ergebnisses in einem Schwellwertspeicher ( and storing the result in a threshold value memory ( 16 16 ). ).
  13. Verfahren zur Detektion von Signalinterferenzen in einem komplexen Empfangssignal mit folgenden Schritten: Erfassen einer Anzahl (N) von Abtastwerten des komplexen Empfangssignals; A method for the detection of signal interference in a complex reception signal having the following steps: detecting a number (N) of samples of the complex received signal; Extrahieren von Realteilen und Imaginärteilen der Abtastwerte des komplexen Empfangssignals ( Extracting real parts and imaginary parts of the complex samples of the received signal ( 38 38 ; ; 42 42 ); ); Erhalten von Potenzen ( Get of powers ( 48 48 ; ; 48a 48a ; ; 48b 48b ) der extrahierten Realteile ( () Of the extracted real parts 38 38 ) und der extrahierten Imaginärteile ( ) And the extracted imaginary ( 42 42 ) mit einem Exponenten von 4; ) With an exponent of 4; Erhalten eines Mittelwert der Potenzen ( Obtaining a mean value of the powers ( 52a 52a ; ; 52b 52b ); ); Erhalten der Normierungspotenzen ( Get the normalization powers ( 46 46 ; ; 46a 46a ; ; 46b 46b ) der extrahierten Realteile ( () Of the extracted real parts 38 38 ) und der extrahierten Imaginärteile ( ) And the extracted imaginary ( 42 42 ) mit einem Exponenten von 2; ) With an exponent of 2; Erhalten eines Mittelwertes der Normierungspotenzen ( Obtaining a mean value of the normalization of magnitude ( 54 54 ; ; 54a 54a ; ; 54b 54b ); ); Erhalten eines Realteilquotienten ( Get a real part of the quotient ( 56a 56a ) basierend auf dem Mittelwert ( ) Based (on the average 54a 54a ) der Potenzen ( () The powers 48a 48a ) der Realteile ( () Of the real parts 38 38 ) und dem Mittelwert ( ) And the mean value ( 52a 52a ) der Normierungspotenzen ( () Of the normalization potencies 46a 46a ) der Realteile ( () Of the real parts 38 38 ), und eines Imaginärteilquotienten ( (), And a Imaginärteilquotienten 56b 56b ) basierend auf dem Mittelwert ( ) Based (on the average 54b 54b ) der Potenzen ( () The powers 48b 48b ) der Imaginärteile ( () Of the imaginary 42 42 ) und dem Mittelwert ( ) And the mean value ( 52b 52b ) der Normierungspotenzen ( () Of the normalization potencies 46b 46b ) der Imaginärteile ( () Of the imaginary 42 42 ); ); Erhalten eines Summenwertes ( Get a total value ( 62 62 ) basierend auf einem Quadratwert ( ) Based (on a square value 58a 58a ), der auf dem Realteilquotienten ( ), Of (on the real part of the quotient 56a 56a ) beruht, und einem Quadratwert ( ) Is based and (a square value 58b 58b ), der auf dem Imaginärteilquotienten ( ), Of (on the Imaginärteilquotienten 56b 56b ) beruht; ) Is based; und Erhalten eines Ergebnisses basierend auf einem Wurzelwert ( and obtaining a result based (on a root value 64 64 ), der auf dem Summenwert ( ), Of (on the sum value 62 62 ) beruht, so dass das Ergebniss basierend auf einer Potenz einer Komponente des komplexen Empfangssignals mit einem Exponenten größer als 2 erhalten wird; ) Rests so that the result is obtained based on a power of a component of the complex received signal with an exponent greater than 2; und Vergleichen des Ergebnisses mit einem vordefinierten Schwellwert, um ein Signalinterferenzdetektionsergebnis abhängig von dem Vergleich zu erhalten. and comparing the result with a predefined threshold value to obtain a signal interference detection result depending on the comparison.
  14. Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 12 oder 13, wenn das Programm auf einem Computer läuft. Computer program having a program code for performing the method of claim 12 or 13, when the program runs on a computer.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6177906B1 (en) * 1999-04-01 2001-01-23 Arraycomm, Inc. Multimode iterative adaptive smart antenna processing method and apparatus

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6243613B2 (en) 1982-02-03 1987-09-16 Nippon Telegraph & Telephone
JPS6355819B2 (en) 1982-02-10 1988-11-04 Nippon Telegraph & Telephone
JP3220351B2 (en) 1995-05-17 2001-10-22 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ Interference detection method
US6130907A (en) 1998-01-14 2000-10-10 Lucent Technologies Inc. Interference detection for spread spectrum systems
US6807405B1 (en) 1999-04-28 2004-10-19 Isco International, Inc. Method and a device for maintaining the performance quality of a code-division multiple access system in the presence of narrow band interference
JP3836688B2 (en) 2001-05-25 2006-10-25 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ Radio channel interference detection methods and interference prevention system
US20050061057A1 (en) 2003-09-22 2005-03-24 Lueck Keith W. Interference detection systems and methods
CN101047486B (en) 2006-06-23 2010-07-07 华为技术有限公司 Interference detection method
US7977991B2 (en) 2006-06-28 2011-07-12 Panasonic Corporation Adjacent channel interference detection apparatus and method
JP4413934B2 (en) 2007-02-08 2010-02-10 株式会社東芝 The wireless communication device and wireless communication method
US8295418B2 (en) 2007-03-15 2012-10-23 Qualcomm Incorporated Adjacent channel interference detection for wireless communication
US8295189B2 (en) 2007-05-11 2012-10-23 Microsoft Corporation Interference detection
EP2151063B1 (en) 2007-05-25 2016-12-14 Nokia Technologies Oy Interference in communication devices
GB2451682B (en) 2007-08-09 2010-12-01 Toshiba Res Europ Ltd Wireless communication apparatus
CN101692631B (en) 2009-09-23 2012-10-24 北京创毅视讯科技有限公司 Interference signal detection method and receiver with interference detection function
CN101697624B (en) 2009-10-30 2012-07-25 福建星网锐捷网络有限公司 Co-channel interference detection method, co-channel interference detection device and access point equipment
EP2391022B1 (en) 2010-05-27 2012-10-24 Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. Classification of interference

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6177906B1 (en) * 1999-04-01 2001-01-23 Arraycomm, Inc. Multimode iterative adaptive smart antenna processing method and apparatus

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