DE19701683A1 - Peilempfänger für den Einsatz in TDMA-Netzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Peilempfänger der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 an­ gegebenen Art. Peilempfänger sind als ein- oder mehrkanalige Geräte in Gebrauch. Die Peilauswertung erfolgt z. B. nach dem Doppler-, dem Watson-Watt- oder dem Interferome­ terverfahren [1] oder auch mit Hilfe hochauflösender Spektralschätzverfahren [2]. Die Anwendung bekannter Peilempfänger in Netzen, in denen die einzelnen Teilnehmer im Zeitmultiplex auf den Kanal zugreifen (Time Division Multiple Acess, TDMA) ist proble­ matisch, da auf derselben Frequenz in eventuell sehr kurzen Zeitabständen mehrere Sender nacheinander in zyklischer Abfolge aktiv sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, einen Peilempfänger der im Oberbegriff 1 beschriebenen Art anzugeben, bei dem die Kenntnis des Taktes von TDMA-Rahmen und/oder von TDMA-Zeitschlitz die Trennung der dieselbe Frequenz nutzenden Teilneh­ mer des TDMA-Netzes gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausgestaltun­ gen und Weiterbildungen der Erfindung. In Funknetzen mit TDMA-Zugriff teilen sich mehrere Teilnehmer dieselbe Frequenz, in­ dem sie diese nur innerhalb der ihnen zugeteilten Zeitschlitze nutzen (Fig. 1). Solche Netze eignen sich vorzugsweise zur Übertragung digitaler Information. Wird ein TDMA-Netz zur Sprachübertragung eingesetzt, bedeutet dies, daß die zugehörigen Daten innerhalb des zu­ geordneten Zeitschlitzes zeitkomprimiert übertragen werden. Die Zeitschlitze wiederholen sich periodisch. Eine Periode wird als Rahmen bezeichnet. Typische Vertreter von Funk­ systemen mit TDMA-Zugriff sind die zellularen Netze wie z. B. GSM (Global System for Mobile Communication), DCS-1800 (Digital Communications System in the 1800 MHz Frequency Range) oder das amerikanische IS-54 (Interim Standard No. 54) sowie nach dem Schnurlos-Standard DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunication) arbei­ tende Systeme.

Peilgeräte bestimmen die Einfallsrichtungen elektromagnetischer Wellen an der zugehöri­ gen Antenne. Normalerweise fällt nur eine Welle an der Antenne ein, so daß der gemessene Peilwinkel dieser Welle eindeutig zugeordnet werden kann. Herkömmliche Peilempfänger haben bei gleichzeitigem Einfall mehrerer Wellen Schwierigkeiten, deren Einfallswinkel zu bestimmen. Eine Lösung des Mehrwellenproblems liefert die Anwendung hochauflösender Spektralschätzverfahren. Ist M die Anzahl der vom Peiler benutzten Antennenelemente, die auch gleich der Anzahl der Peilkanäle ist, können mit diesen Verfahren bis zu M-1 Wellen getrennt werden.

Ähnliche Schwierigkeiten wie der Mehrwelleneinfall bietet die Peilung in TDMA-Netzen: Hier fallen zwar in der Regel nicht mehrere Wellen gleichzeitig ein, dafür kommen sie aber, dem Rahmen- und Zeitschlitztakt genügend, direkt aufeinanderfolgend auf derselben Frequenz an. Für die Peilwinkelbestimmung bedeutet dies, daß erstens in jedem Zeitschlitz festgestellt werden muß, ob wirklich ein Signal vorhanden ist (es gibt selbstverständlich innerhalb eines Rahmens immer wieder nicht belegte Zeitschlitze), und zweitens gegebe­ nenfalls dem Zeitschlitz sein Peilwinkel unmittelbar zugeordnet werden muß. Dabei ist weiterhin zu berücksichtigen, daß dem im Zeitschlitz liegenden Signal (Burst) nur dann Meßwerte entnommen werden dürfen, wenn dieses nicht durch die Überlagerung anderer Signale (z. B. aus Laufzeitgründen) gestört ist.

Damit der Peilempfänger zur Peilung von Teilnehmern in TDMA-Netzen eingesetzt wer­ den kann, muß er also insbesondere den Rahmentakt bzw. den Zeitschlitztakt kennen. Diese Kenntnis kann er sich z. B. innerhalb der Zelle eines zellularen Netzes aus der Beob­ achtung der Aussendungen der Base Transceiver Station (BTS), d. h. des Downlinks, be­ schaffen. Wenn der Rahmentakt und der Zeitschlitztakt bekannt sind, können die anfallen­ den Peilwinkelwerte den gerade aktiven Netzteilnehmern ohne Probleme zugeordnet wer­ den. Natürlich können die Takte auch durch Beobachtung der in der Zelle aktiven Teil­ nehmer, d. h. des Uplinks, bestimmt werden.

Zur Ableitung vom Rahmen- und Zeitschlitztakt, bekommt der Peilempfänger beispiels­ weise einen weiteren Empfangskanal. In Fig. 2 ist ein Peilempfänger skizziert, der die Taktinformation aus den Aussendungen der BTS ableitet und der die Peilwinkel nach dem Interferometerverfahren bestimmt. Der Empfänger ordnet jedem belegten Zeitschlitz seinen Peilwinkel, der anschließend mit der Information über Frequenz Zeit und Verläßlichkeit des Peilwinkels an die Weiterverarbeitung übergeben wird, zu. Liegt in einem Zeitschlitz kein gesicherter Peilwert vor, wird auch diese Information der Weiterverarbeitung mitge­ teilt.

Die übergebenen Peilwinkel gelten als statistisch gesicherte Peilwerte, wenn sie innerhalb eines Bursts wie folgt ermittelt werden: Allen Peilkanälen werden gleichzeitig Abtastwerte entnommen, die zusammen einen sogenannten Schnappschuß bilden. Aus jedem Schnapp­ schuß wird ein Peilwinkel berechnet. Statistisch unabhängige Schnappschüsse liefern sta­ tistisch unabhängige Schätzungen des Peilwinkels. Die zur Gewinnung unabhängiger Schnappschüsse zu beachtende Randbedingung ist, daß sie in zeitlichen Abständen TA, die größer als 1/B sind, entnommen werden müssen. B ist die Bandbreite des ausgewerteten Signals. Aus den innerhalb eines Zeitschlitzes gemessenen Peilwinkeln werden Mittelwert und Varianz berechnet. Wenn die Varianz einen vorgegebenen Schwellwert nicht über­ schreitet, ist der Mittelwert der zum Zeitschlitz gehörende statistisch gesicherte Peilwinkel, die Varianz stellt ein Verläßlichkeitsmaß für die Peilinformation dar.

Schrifttum

[1] R. Grabau, K. Pfaff (Herausgeber): Funkpeiltechnik, Stuttgart 1989: Franckh'sche Verlagshandlung.

[2] P.J.D. Gething: Radio Direction Finding and Superresolution, London 1991: Peter Pe­ regrinus Ltd.

Claims (9)

1. Peilempfänger mit einem oder mehreren Peilkanälen, der in Time Division Multiple Ac­ cess (TDMA) Netzen automatisch Peilwinkel für jeden Zeitschlitz berechnet und diese, nach Zeitschlitzen sortiert, für die Weiterverarbeitung zur Verfügung stellt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ergänzend zu der aus den Peilkanälen gewonnenen Information die Takte von TDMA-Rahmen und/oder von TDMA-Zeitschlitz erfaßt und bei der Bestim­ mung und/oder Zuordnung von Peilwinkeln ausgenutzt werden.

2. Peilempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Takte von TDMA-Rahmen und/oder TDMA-Zeitschlitz aus den Aussendungen einer Basisstation abgeleitet werden.

3. Peilempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Takte von TDMA-Rahmen und/oder TDMA-Zeitschlitz aus Aussendungen einer oder mehrerer ortsfester und/oder mobiler Teilnehmerstationen abgeleitet werden.

4. Peilempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Taktableitung die im Peiler vorhandenen Kanäle (z. B. Peilkanäle und/oder Rundumkanal) zur Ableitung der Takte von TDMA-Rahmen und/oder TDMA-Zeitschlitz herangezogen werden.

5. Peilempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ab­ leitung der Takte von TDMA-Rahmen und/oder TDMA-Zeitschlitz ein weiterer Emp­ fangskanal implementiert wird.

6. Peilempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ab­ leitung der Takte von TDMA-Rahmen und/oder TDMA-Zeitschlitz ein externer Meßemp­ fänger benutzt wird.

7. Peilempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er inner­ halb eines jeden TDMA-Rahmens für jeden Zeitschlitz allenfalls einen statistisch gesicher­ ten Peilwert erzeugt und an die Weiterverarbeitung abgibt.

8. Peilempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er auto­ matisch nacheinander mehrere oder sämtliche innerhalb des TDMA-Netzes genutzte Fre­ quenzen bearbeitet.

9. Peilempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er als Vielkanalpeiler gleichzeitig mehrere oder sämtliche innerhalb des TDMA-Netzes genutzte Frequenzen bearbeitet.