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Hintergrund der Erfindung
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren für Interferenz- bzw. Störungsdetektion und -identifikation, sowie auch zur Frequenzzuweisung für drahtlose Systeme.
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Beschreibung verwandter Technik
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Das lizenzfreie 2,4 GHz ISM Band ist vollgestopft mit Funkanwendungen. Beispiele dafür sind WLAN, Bluetooth, schnurlose Telefone, Mikrowellenöfen etc. Interferenz für andere Systeme und umgekehrt, ist in diesem Band ein wohlbekanntes Problem.
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Ein System, das eine hohe Zuverlässigkeit für seine eigene Dienstqualität sowie auch eine gute Koexistenz mit anderen Systemen erfordert, muss einen Satz von Frequenzen wählen, die zu jener bestimmten Zeit in jenem bestimmten Gebiet ungenutzt sind. Dies ist auf dem Gebiet der Technik bekannt als dynamische/automatische Kanalzuweisung oder dynamische/automatische Frequenzzuweisung.
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Das Problem von dynamischer Kanalzuweisung (DCA = dynamic channel allocation) ist seit über 30 Jahren ein bekanntes Problem. Das DECT ist eines von den am meisten verbreiteten Systemen, die DCA nutzen. DCA ist innerhalb eines bestimmten Systems sehr effektiv.
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Adaptives Frequenzspringen (AFH = adaptive frequency hopping) ist ein anderes Beispiel von bekannter Technik. Derartige Systeme adaptieren ihre Tabelle zuverlässiger Frequenzen auf der Grundlage von vorhergehendem Erfolg auf bestimmten Frequenzen zu kommunizieren. In der Version 1.2 hat die Bluetooth SIG das AFH angenommen.
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Es ist wichtig die Wahl von in der Nähe genutzten Frequenzen von drahtlosen Lokalbereichsnetzwerken (Wireless Local Area Network = WLAN) zu vermeiden. Das liegt an der „Schwachstelle“ von WLAN gegenüber Interferenz in Kombination mit dem weit verbreiteten Erfolg von der Technologie. WLANs bestehen aus einem Zugangspunkt (access point = AP) und assoziierten drahtlosen Stationen (stations = STA). Der AP sendet eine Bake (beacon) bzw. einen Leitstrahl als Teil von seinem Luftschnittstellenprotokoll. Ohne dass Datenübertragungen stattfinden, verbleibt die Bake als die einzige detektierbare Präsenz in dem WLAN, ähnlich einem Herzschlag. Dies ist in 1 dargestellt, die die WLAN Bake als eine Funktion von der Zeit zeigt. Es sollte bemerkt werden, dass das Intervall zwischen Baken gekürzt gezeigt ist. WLAN setzt eine derartige Bake mit einem Arbeitszyklus bzw. einer Einschaltdauer in der Größenordnung von 1 % ein. In den meisten heutzutage im Markt erhältlichen WLAN Zugangspunkten wird eine Bake ungefähr alle 100 ms gesendet. Die Länge von dem Bakenpaket variiert normalerweise um 1 ms herum, abhängig von der Menge an Inhalt, die tatsächlich transferiert wird. In einem praktischen System können die Ankunftszeiten zwischen Baken einige Unregelmäßigkeiten aufweisen. Eine Komplikation ist, dass WLAN das Horchen-vor-Sprechen(listen-before-talk)-Prinzip nutzt (Trägerabfühlvielfachzugriff bzw. CSMA (= carrier sense multiple access) oder allgemeiner Clear Channel Assessment bzw. Freikanalfeststellung). Das bedeutet, dass ein WLAN nicht senden wird, wenn es andere Nutzer bei seiner Betriebsfrequenz sieht. Aus diesem Grund, kann die Nutzung von Frequenzen, die mit einem WLAN interferieren, die Kommunikation zwischen dem AP und den STAs von dem WLAN vollständig blockieren.
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Eine bekannte Art und Weise, um WLAN Zugangspunkte zu detektieren ist das Verfahren, welches durch Programme wie beispielsweise „Netstumbler“ genutzt wird. Dieses Verfahren basiert auf dem Senden einer Anforderung bzw. einer Anfrage an Zugangspunkte (APs) und dem Detektieren der WLANs basierend auf den Antworten von den APs. Dieser Ansatz besitzt zwei Nachteile: 1) einige APs besitzen ein Sicherheitsmerkmal, durch das sie auf derartige Anfragen nicht antworten werden, außer die Anfrage enthält den richtigen Dienstsatzidentifzierer (SSID = Service Set IDentifier), somit diese unsichtbar machend. 2) eine Einrichtung ist erforderlich, die für Übertragungen geeignet ist, die mit (Teilen von) dem WLAN PHY/MAC kompatibel ist.
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Es ist ein Ziel der Erfindung ein verbessertes System und Verfahren für Interferenz-Detektion und -Identifikation vorzusehen.
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Die Patentanmeldung
WO 2003/090037 A3 offenbart ein System und Verfahren zur Aktivitätsverwaltung in einem Funkfrequenzband, das gemeinsam bzw. geteilt genutzt wird und zwar sowohl in Frequenz als auch Zeit und zwar durch Signale von mehreren Arten. Ein Beispiel von einem derartigen Frequenzband ist ein unlizenziertes Frequenzband. Funkfrequenzenergie in dem Frequenzband wird an einer oder mehreren Einrichtungen und/oder Positionen in einer Region erfasst, wo die Aktivität in dem Frequenzband stattfindet. Signale, die in dem Frequenzband auftreten, werden detektiert durch Abtasten eines Teils von dem oder des gesamten Frequenzbandes für Zeitintervalle. Signalimpulsenergie in dem Band wird detektiert und wird genutzt zum Klassifizieren von Signalen gemäß einer Signalart. Unter Verwendung der Kenntnis der Signalarten, die in dem Frequenzband auftreten und von anderen spektrumaktivitätsbezogene Statistiken (bezeichnet als Spektrumintelligenz), können in einer Einrichtung oder in einem Netzwerk von Einrichtungen Maßnahmen getroffen werden, um Interferenz mit anderen Signalen zu vermeiden und um im Allgemeinen die gleichzeitige Nutzung von dem Frequenzband mit den anderen Signalen zu optimieren. Die Spektrumintelligenz kann genutzt werden, um einem Einrichtungsnutzer oder einem Netzwerkadministrator Maßnahmen vorzuschlagen, oder um automatisch Maßnahmen in einer Einrichtung oder einem Netzwerk von Einrichtungen zu aktivieren, um eine gewünschte Leistungsfähigkeit zu erhalten.
US 2005/0266808 A1 offenbart ein Verfahren und System zur Interferenzdetektion.
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Die
DE 601 30 078 T2 offenbart eine drahtlose Kommunikationskanalselektion mittels passiven Interferenzvermeidungsverfahren.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Dieses und andere Ziele der Erfindung werden erreicht durch ein System gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 10, und ein Computerprogramm gemäß Anspruch 11. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen 2-9 und 12-13 definiert.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein System für Interferenzdetektion und Identifikation sowie auch für Frequenzzuweisung für drahtlose Systeme vorgesehen, Interferenzdetektionsmittel zum Detektieren von Interferenz auf drahtlosen Funkfrequenzen enthaltend. Die Interferenzdetektionsmittel weisen Diskriminierungs- bzw. Unterscheidungsmittel auf zum Unterscheiden zwischen Interferenz, die durch ein WLAN bewirkt wird und Interferenz, die durch andere Funkanwendungen bewirkt wird. Auf diese Weise können Frequenzen, die mit WLANs assoziiert sind, zuverlässig identifiziert und vermieden werden. Das System gemäß der Erfindung erfordert nicht die Präsenz von einem WLAN-kompatiblen PHY/MAC. Ferner ist es geeignet alle WLANs, auch die gesicherten WLANs, zu entdecken.
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Basierend auf der Interferenzdetektion und der Identifikation, kann das System einen Satz von zulässigen Frequenzen bestimmen, die für Frequenzzuweisung genutzt werden können. Frequenzen, die frei von Interferenz sind, werden zu dem Satz von zulässigen Frequenzen hinzugefügt. Gestörte Frequenzen werden zu diesem Satz nur hinzugefügt, falls kein WLAN detektiert worden ist.
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Das System gemäß der vorliegenden Erfindung ist optimiert für, aber nicht limitiert auf, ein digital moduliertes drahtloses Audiosystem ohne FrequenzSpringen. Die Bandbreite von diesem System erlaubt N benachbarte nicht überlappende Frequenzen. Diese N Frequenzen werden alle abgetastet bzw. überprüft. Die Abtastung bzw. das Scannen kann für eine Zeitperiode oder kontinuierlich sein. Der Abtastungsprozess führt zu einer Tabelle, die die beobachteten Statistiken enthält. Die Statistiken werden für beste Frequenzdetektion und Zuweisung verarbeitet.
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Frequenzspringer bzw. Frequenzsprungsysteme (Frequency hoppers = FH) wie beispielsweise Bluetooth oder schnurlose Telefone müssen nicht aktiv vermieden werden. FHs ohne adaptives Frequenzspringen (adaptive frequency hopping = AFH) nutzen das gesamte Band, so dass es keine beste oder schlechteste Frequenz gibt. FH mit AFH muss nicht vermieden werden, da diese Systeme Interferenz selbst vermeiden können.
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Frequenzspringer sind im Wesentlichen schmalbandige Übertragungen, typischerweise 1 MHz Bandbreite nutzend. Da sie nicht im Speziellen vermieden werden müssen, ist es vorteilhaft, nicht nur die gesamte empfangene Leistung (Interferenz) zu messen, sondern auch zu bestimmen, ob ihre Quelle schmalbandig oder breitbandig ist. In dem Fall, dass die Quelle breitbandig ist, wird bestimmt, dass die Interferenz von einem WLAN kommt.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Unterscheidungsmittel angepasst zum Unterscheiden einer Interferenz, die durch eine WLAN Bake bewirkt wird. Dies kann durchgeführt werden, entweder durch unterscheiden einer Wiederholungsfrequenz von der WLAN Bake oder durch unterscheiden einer Dauer von der WLAN Bake mittels eines Filters. In beiden Fällen wird die Unterscheidung zwischen Interferenzen, die von einem WLAN und von anderen Anwendungen kommen auf eine einfache und zuverlässige Weise durchgeführt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen für Interferenz-Detektion und -Identifikation, sowie auch für Frequenzzuweisung für drahtlose Systeme, das die folgenden Schritte aufweist:
- - Detektieren von Interferenz auf drahtlosen Funkfrequenzen,
- - Unterscheiden zwischen Interferenz, die durch ein drahtloses Nahbereichsnetzwerk (Wireless Local Area Network) bewirkt wird und Interferenz, die durch andere Funkanwendungen bewirkt wird.
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Diese und andere Aspekte der Erfindung werden klar werden aus und erläutert werden mit Bezug auf die hierin im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird besser verstanden werden und ihre zahlreichen Ziele und Vorteile werden Fachleuten klarer werden durch Bezug auf die folgenden Zeichnungen im Zusammenhang mit der begleitenden Spezifikation, wobei die Figuren Folgendes darstellen:
- 1 illustriert eine WLAN Bake als eine Funktion der Zeit.
- 2 zeigt eine WLAN Bake, die gestört wird.
- 3 zeigt ein allgemeines Flussdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 4 zeigt ein exemplarisches Ausführungsbeispiel von einem bandbreiteunterscheidenden Leistungsdetektor zur Nutzung in dem System gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 5 zeigt ein exemplarisches Ausführungsbeispiel von einem/einer breitbandigen/schmalbandigen Leistungsmessverfahren/-Einrichtung zur Nutzung in dem System gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 6 zeigt ein exemplarisches Ausführungsbeispiel einer messungsvorverarbeitenden Einrichtung zur Nutzung in dem System gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 7 zeigt ein exemplarisches Ausführungsbeispiel einer Datensammeleinrichtung zur Nutzung in dem System gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 8 zeigt ein exemplarisches Ausführungsbeispiel einer Datenverarbeitungseinrichtung zur Nutzung in dem System gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 9 zeigt ein exemplarisches Ausführungsbeispiel eines WLAN Baken-Detektionsverfahrens zur Nutzung in dem System gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 10 zeigt ein exemplarisches Schwellenbestimmungsverfahren zur Nutzung in dem System gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 11 zeigt die Kanalzuweisung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 12 zeigt ein exemplarisches Ausführungsbeispiel einer Frequenzzuweisungseinrichtung zur Nutzung in dem System gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 13 zeigt ein exemplarisches Blockdiagramm von dem System gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Überall in den Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente.
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Detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung
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Ein Beispiel dafür, wie ein breitbandiger Leistungsdetektor über die Zeit hinweg auf die simultane Präsenz von einem Frequenzspringer bzw. einem Frequenzsprungsystem und einer WLAN Bake antworten kann, ist in 2 abgebildet. 2 zeigt eine WLAN Bake (grau) in einer Interferenzdarstellung (schwarz). Das Interbakenintervall bzw. das Intervall zwischen Baken ist im Vergleich zur Paketdauer verkürzt bzw. kondensiert gezeigt. Die dritte Bakenübertragung ist verzögert aufgrund der Präsenz von Interferenz bzw. Störungen. Die letzte Bake ist gestört. Basierend auf Information, wie beispielsweise in 2, muss das System geeignet sein, die Präsenz von einem WLAN korrekt abzuleiten.
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Allgemeiner Ablauf
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Der allgemeine Ablauf von dem gesamten Prozess gemäß der Erfindung ist in 3 abgebildet. Die Referenzen bzw. Bezugszeichen in 3 besitzen die folgende Bedeutung:
- 310:
- Frequenz einstellen
- 320:
- Metriken messen
- 330:
- Optional: Metriken vorverarbeiten und Ergebnisse speichern
- 340:
- Haltezeit abgelaufen?
- 350:
- Interferenzpräsenzdetektion und Klassifikation
- 360:
- alle Frequenzen erledigt?
- 370:
- Festlegung und Speicherung des besten Kanals
- 380:
- zugewiesene HF Frequenz einstellen bzw. festlegen
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Die Frequenz wird auf die eine Frequenz, die zu testen ist, eingestellt (FUT = frequency under test bzw. zu testende Frequenz). Auf dieser Frequenz werden Statistiken, wie beispielsweise Leistung und Dauer gesammelt. Optional werden diese Statistiken zum Zwecke der Datenspeicherreduktion vorverarbeitet. Nach dem Sammeln der beabsichtigten Zeitperiode für die FUT wird die Präsenz von störenden Systemen identifiziert und ihre Art (z.B. WLAN oder nicht) wird klassifiziert. Das obige wird für alle Frequenzen wiederholt, wobei schlussendlich ein Satz von zulässigen Frequenzen bestimmt wird, und die beste Frequenz zugewiesen wird.
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Das System gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise in dem Band von 2400 bis 2483,5 MHz genutzt. Die zu testende Frequenz ist vorzugsweise ein 22 MHz breites Frequenzband.
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Dieser Prozess muss nicht notwendigerweise kontinuierlich oder sequentiell sein. Beispielsweise kann die Information zwischen Übertragungen von dem gewünschten System, also in Intervallen, gesammelt werden. Zusätzlich kann der Prozess parallel ausgeführt werden, beispielsweise, falls mehr als ein Funk-Frontend verfügbar ist. Der Prozess in 3 nutzt Batches bzw. Chargen. Die Verarbeitung kann auch iterativ durchgeführt werden und zwar während der Datensammelperiode selbst.
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Messung von Statistiken
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Die Messung von Statistiken kann gemäß 4 ausgelegt sein. Die Bezugszeichen in 4 besitzen die folgende Bedeutung:
- 410:
- automatische Verstärkungssteuerung bzw. -regelung
- 420:
- Messen schmalbandiger Leistung
- 430:
- Messen breitbandiger Leistung
- 440:
- WBP-NBP bzw. breitbandige Leistung - schmalbandige Leistung
- 450:
- > Schwelle
- 460:
- speichere WBP Speicherart = WBI
- 470:
- speichere WBP Speicherart = NBI
- 480:
- Vorverarbeitung
- 490:
- Haltezeit abgelaufen?
- 495:
- weitere Verarbeitung
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Nach der automatischen Verstärkungssteuerung (AGC = automatic gain control) wird die Leistung gemessen. Die AGC Schaltkreise können auch selbst eine Leistungsmessung erzeugen.
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In
4 werden sowohl breitbandige Leistung als auch schmalbandige Leistung gemessen. Der Effekt davon für schmal- und breitbandige Interferenz (narrow band interference = NBI bzw. entsprechend wide band interference = WBI) ist wie folgt:
| | NBP | WBP | WBP-NBP |
| NBI | 1 | 1 | 0 |
| WBI | 0 (oder niedrig) | 1 | 1 |
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Verhältnis von gemessener Leistung und tatsächlicher Leistung gegenüber der gemessenen Interferenzart. 1 bedeutet dass die tatsächliche Leistung gemessen wird. NBP und WBP stehen entsprechend für schmal- und breitbandige Leistung (Narrow Band Power = NBP; WBP = Wide Band Power).
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WBP repräsentiert die gesamte Leistung in der Hochfrequenz-(HF)-Bandbreite. NBP repräsentiert die aggregierte Leistung von allen Signalen, die eine Bandbreite besitzen, die wesentlich kleiner als die HF Bandbreite ist. Konkrete Beispiele sind 11 MHz (-3dB) WBP Bandbreite und 1 MHz (-3dB) NBP Bandbreite.
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Aus der Differenz WBP-NBP kann die Art der Interferenz abgeleitet werden. In 4 wird dies mittels eines Schwellenvergleichs gemacht. In einer alternativen Implementierung kann man wählen alle schmalbandigen Störer zu ignorieren, weil sie nicht auf WLANs hinweisen. Die Subtraktion (WBP-NBP) ist ein Ausführungsbeispiel von der allgemeineren Funktion f(WBP, NBP). Die Art der Interferenz kann beispielsweise auch abgeleitet werden durch Nutzung des Verhältnisses zwischen WBP und NBP.
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Leistungsmessung
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5 sieht ein Ausführungsbeispiel für eine Leistungsmesseinrichtung vor. Die Bezugszeichen in 5 besitzen die folgende Bedeutung:
- 510:
- Verzögerung
- 520:
- konjugiert Transponierte
- 530:
- (komplexer) Multiplizierer
- 540:
- Summierer
- 550:
- Absolutwert und Skalierung
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Unter der Annahme einer digitalen Implementierung werden Tastungen bzw. Abtastwerte eingegeben, über eine Verzögerungszeit korreliert und über eine Zeitperiode summiert. Die Leistung wird erlangt durch Nehmen des Absolutwerts und richtige Skalierung. Die NBP wird durch Setzen der Verzögerung auf einen von Null verschiedenen Wert, z.B. 1 µs, gemessen. Die WBP wird durch Setzen der Verzögerung auf 0 gemessen. In allgemeinerer Hinsicht muss der Verzögerungswert in Bezug auf die Autokorrelationsfunktion von den entsprechenden Signalen eingestellt werden. Für schmalbandige Detektion wird die Verzögerung auf einen größeren Wert als das Hauptmaximum bzw. die Hauptkeule von der Autokorrelationsfunktion von dem WLAN Signal eingestellt. Für breitbandige Detektion wird die Verzögerung auf einen Wert eingestellt, der kleiner als diese Hauptkeule ist.
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Mehrere Bemerkungen treffen für 5 zu. Erstens gibt es viele Verfahren zum Schätzen von Leistung, sowohl analoge als auch digitale. Beispielsweise kann in einer digitalen Implementierung die Komplexität von dem Multiplizierer durch auf den Gebiet der Technik bekannte Techniken reduziert werden, und zwar unter Verwendung von absoluten Werten. Bei analogen Implementierungen treffen die gleichen allgemeinen Prinzipien zu. Zweitens müssen alle Verstärkungsstufen, die auf dem Signal vor der Messung betrieben werden, kompensiert werden, um die empfangene Leistung an dem Antennenanschluss zu erlangen.
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Leistungsmessungen können mittels Antennenselektions- oder Antennenkombinationstechniken empfindlicher gemacht werden. Ein Fachmann kann diese anwenden, um die NBP/WBP Leistungsmessungen zu verbessern.
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Datenvorverarbeitung
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Der Vorverarbeitungsschritt in 3 ist ferner im Detail in 6 ausgeführt. Die Bezugszeichen in 6 besitzen die folgende Bedeutung:
- 610:
- Leistungsmessung
- 620:
- Tiefpassfilter
- 630:
- Tiefpassfilter
- 640:
- MAX Hold bzw. Maximum halten
- 650:
- MAX Hold bzw. Maximum halten
- 660:
- Intensitätsfilter
- 670:
- Speicherung und weitere Verarbeitung
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Die Datenvorverarbeitung ist eine optionale Funktion mit der Absicht den Datenfluss zu reduzieren. Dies ermöglicht es die Anforderungen an Speicher und Verarbeitungsleistung zu reduzieren. Es gibt vier vorgeschlagene Schritte:
- 1) Max Hold
- 2) Filtern und Max Hold. Tiefpassfiltern
- 3) Tiefpassfiltern, die Leistung über das Messintervall auf einen Durchschnitt einstellen.
- 4) Intensitätsfilterung
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Der Zweck von dem Filter in 2) ist es die Antwort auf die WLAN Baken Leistungssignatur zu maximieren. Dies kann durchgeführt werden mittels Einstellen der Impulsantwort auf die Bakenlänge. Auf diese Weise kann die relativ lange WLAN Bake von kürzeren anderen Interferenzen unterschieden werden. Dies setzt voraus, dass es mehrere Leistungsmessungen pro Bake gibt.
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Das Tiefpassfilter ist eine andere alternative Datenreduktionstechnik und kann mittels des Medians, des Durchschnitts oder irgendeines anderen bekannten Filters auf dem Gebiet der Technik implementiert werden.
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Das Intensitätsfilter vergleicht die gemessene Leistung mit einer Schwelle und das logische Ergebnis (,1' oder ,0') wird zeitlich gemittelt.
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Interferenzpräsenzdetektion und Identifikation
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Es gibt zwei Verfahren zur Detektion und Klassifikation die hier präsentiert werden:
- 1) Nutzung von vorverarbeiteten Daten;
- 2) Nutzung des vollen Datensatzes.
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Erstens erlauben die vorverarbeiteten Daten einen direkten Schwellenvergleich. Der bestimmte max-hold Leistungswert wird mit einer vordefinierten Schwelle verglichen. Nach dem Überschreiten der Schwelle wird die entsprechende Frequenz als besetzt bezeichnet. Eine derartige Technik unterscheidet sehr wenig nach der Art der Interferenz. Man beachte, dass, falls verwendet, der NBP-WBP Diskriminator bereits eine Vorklassifikation gemacht hat, so dass die Wahrscheinlichkeit des Übersteigens der Schwelle von Nicht-WLAN-Quellen reduziert worden ist.
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Um die bekannte Baken-Wiederholungsrate weiter auszunutzen sammelt das Verfahren 2) die sequentiell unvorverarbeiteten Leistungsmessungen und organisiert sie in einer Matrixform, wobei die Matrix aus einer Vielzahl von Spalten C und Zeilen R besteht und zwar durch zeilenweises Schreiben von Daten wie schematisch in 7 abgebildet ist. Die Zeilen stellen ungefähr 100 ms von Daten dar. Jede Position entspricht 100 µs und hält einen Wert, zum Beispiel NBP, WBP, WBP-NBP oder logische Werte z.B. WBP-NBP > Schwelle. Es sollte bemerkt werden, dass der Wert von 100 µs nur beispielhaft ist und dass gemäß der Erfindung auch andere Werte genutzt werden können. Somit entspricht jede Zeile 1000 Positionen (nur die ersten 10 sind in der 7 abgebildet).
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Die WLAN Baken mit der bekannten Wiederholungsrate werden in vertikal benachbarten Feldern in dieser Matrix auftauchen. Die Summe von den Spalten wird berechnet. Benachbarte Spalten können gruppiert werden. Es sollte bemerkt werden, dass die letzte und die erste Spalte in der Matrix zeitlich benachbart sind. Dies ist schematisch in 8 abgebildet. Spitzenwerte werden detektiert und mit einer Schwelle verglichen. Starke (relative) Spitzen zeigen die Präsenz von WLANs an.
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Der nächste Schritt ist es die Daten derart zu verarbeiten, dass die WLAN Baken positiv unterschieden werden. Korrelationsverfahren sind dafür gut geeignet. Die Korrelation in 9 erfordert einen niedrigen Pegel an Verarbeitungskomplexität. Die Bezugszeichen in 9 besitzen die folgende Bedeutung:
- 910:
- Datenmatrix
- 920:
- SUM bzw. Summieren von Spalten
- 930:
- SUM benachbarte Werte zirkular
- 940:
- Spitze detektieren
- 950:
- Schwelle berechnen
- 960:
- Spitze > Schwelle
- 970:
- WLAN vorhanden
- 980:
- WLAN nicht vorhanden
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Das Aufsummieren benachbarter Spalten erlaubt kleine Ausrichtungsdifferenzen zwischen der tatsächlichen Rate von der Bake und der angenommenen Rate. Eine niedrige Komplexität von der Berechnung der Schwelle ist in 10 abgebildet. Die Bezugszeichen in 10 besitzen die folgende Bedeutung: .
- 1010:
- Spitzenwert und Position
- 1020:
- summierter Datensatz
- 1030:
- Entfernen der Spitze von dem Datensatz, so wie auch von nahe benachbarten Werten. Ergebnis: R.
- 1040:
- Mittelwert berechnen. Ergebnis: M
- 1050:
- Berechnen des Mittelwerts von abs(R-M). Ergebnis: S
- 1060:
- vorherbestimmte Konstante c
- 1070:
- Schwelle: M+cS
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Die Schwelle variiert als eine Funktion von dem gesamten Rauschen über eine bestimmte Zeitperiode. Die in 10 gezeigte Schwellenberechnung ist beispielhaft. Eine enorme Anzahl von Detektionsverfahren steht dem Designer zur Verfügung.
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Das Verfahren 2 kann für jedwelche Störerwiederholungsrate geeignet gemacht werden, und zwar durch Einstellen bzw. Anpassen der Zeilenlänge. Variationen der Rate bzw. Geschwindigkeit können kompensiert werden durch Summieren von weniger oder mehr benachbarten Spalten. Die Genauigkeit kann durch Hinzufügen von Zeilen verbessert werden. Das Verfahren ist erweiterbar auf die Detektion von mehreren WLAN (wifi) Baken, d.h. auf der Basis von einer Mehrfachspitzendetektion.
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Kanalzuweisung:
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In der schlussendlichen Kanalzuweisung müssen zwei Entscheidungen vorgenommen werden:
- 1) Bestimmen des Satzes von zulässigen Frequenzen
- 2) Bestimmen auf welcher Frequenz Übertragungen zu Initiieren/Weiterzuführen sind.
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Schritt 1) ist in 11 abgebildet. Die Bezugszeichen in 11 besitzen die folgende Bedeutung:
- 1110:
- Leistungsinformation für all Frequenzen
- 1120:
- alle Frequenzen evaluiert?
- 1130:
- Kanalzuweisung
- 1140:
- völlig leer?
- 1150:
- Wifi (WLAN) vorhanden?
- 1160:
- Speichern als zulässige Frequenz
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Alle Frequenzen werden evaluiert. Jene die frei von Interferenz sind, werden zu dem Satz von zulässigen Frequenzen hinzugefügt. Jene mit Interferenz werden nur erlaubt, falls kein WLAN detektiert worden ist.
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Eine weitere Klassifikation kann durch Integrieren der Information von allen beobachteten Frequenzen erreicht werden. Ein Vollbandfrequenzspringer (FH) wird in allen Bändern zu ähnlichen Leistungsmessungen führen. Wenn alle Frequenzen eine Übereinstimmung bis zu einem vordefinierten Pegel zeigen, wird deshalb die Interferenz als nur frequenz-springend klassifiziert. Falls irgendeine Frequenz eine wesentliche Erhöhung über (den Mittelwert von) den anderen zeigt, ist jene Frequenz ein wahrscheinlicher Kandidat für WLAN. Das Flussdiagramm dafür ist in 12 abgebildet. Die Bezugszeichen in 12 besitzen die folgende Bedeutung:
- 1210:
- Leistungsmessungen
- 1220:
- Nicht-AFS Frequenzsprungmetrik
- 1230:
- optional: > Schwelle
- 1240:
- Selektion von Frequenzen mit weniger als Schwellen-Max-Hold-Leistung
- 1250:
- Selektion der besten Frequenz mit kleinster durchschnittlicher Leistung
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Schritt 2) nimmt den Satz von zulässigen Frequenzen als Eingabe. Die ausgewählte Frequenz ist jene mit der kleinsten durchschnittlichen Interferenz. Falls der Satz leer ist, kann das System die Liste übergehen bzw. verwerfen und eine oder mehrere Frequenzen zuweisen, z.B. auch basierend auf einem Kriterium mit kleinster durchschnittlicher Interferenz.
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13 zeigt ein exemplarisches Blockdiagramm von einem System, gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesem Diagramm repräsentiert der Block 1310 ein Funk-Frontend, der Block 1320 repräsentiert den Analog-zu-Digital-Konverter, der Block 1330 repräsentiert die Korrelatoren, der Block 1340 repräsentiert die Datenvorverarbeitung, der Block 1350 repräsentiert die Interferenz-Detektion und Frequenzzuweisung und der Block 1360 repräsentiert das Timing bzw. Zeitgebung und Steuerung. Die Funktionalität der Blöcke 1310 bis 1330 ist in Hardware implementiert. Die Funktionalität der Blöcke 1340 bis 1360 kann in Hardware oder Software implementiert werden.
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Die in 4 gezeigte Funktionalität ist in den Blöcken 1310 bis 1330 implementiert. Die in 5 gezeigte Funktionalität ist im Block 1330 implementiert. Die in den 6 bis 10 gezeigte Funktionalität ist im Block 1340 implementiert. Die in den 11 bis 12 gezeigte Funktionalität ist im Block 1350 implementiert.
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Das System gemäß der vorliegenden Erfindung ist optimiert für, aber nicht beschränkt auf, ein digital moduliertes drahtloses Audiosystem ohne Frequenzspringen.
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Wie durch Fachleute erkannt werden wird, können die innovativen Konzepte, die in der vorliegenden Anmeldung beschrieben worden sind, über einen weiten Bereich von Anwendungen modifiziert und variiert werden.
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Dementsprechend sollte der Umfang des patentierten Gegenstandes nicht auf irgendeine von den erörterten speziellen exemplarischen Lehren beschränkt werden, sondern ist stattdessen durch die folgenden Ansprüche definiert. Jedewelche Bezugszeichen in den Ansprüchen sollen nicht als deren Umfang einschränkend ausgelegt werden.
