DE19935509A1 - Verfahren zur Vorklassifizierung von Empfangssignalen - Google Patents

Abstract

Zur Vorklassifizierung von in einem vorgegebenen Gesamtfrequenzbereich empfangenen Empfangssignalen wird der Gesamtfrequenzbereich in mehrere aneinander anschließende Teilbereiche unterteilt; dann werden mittels mindestens eines Funkpeilers diese Teilbereiche abgesucht und dabei die Signalparameter Frequenz und Amplitude des Spektrums der aufgefundenen Empfangssignale bestimmt und gespeichert, in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Peilzyklen werden schließlich diese Signalparameter der aufeinanderfolgenden Teilbereiche miteinander verglichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorklassifizierung von in einem vorgegebenen Gesamtfrequenzbereich empfangenen Empfangssignalen.

Bei der Klassifizierung von Empfangssignalen durch Bestimmen der technischen Signalparameter wie Modulationsart, Baudrate (Schrittgeschwindigkeit) und Shift bei FSK-Signalen besteht das Problem, daß in Abhängigkeit vom Signal-Szenario viele Signale zu klassifizieren sind. Der Klassifikator muß alle ihm zugewiesenen Signale bearbeiten, obwohl bei den typischen Anwendungen nur bestimmte Signalklassen, z. B. Datensignale, von Interesse sind. Eine mögliche Vorauswahl von Signalen anhand von vorgegebenen Einfallsrichtungen der Empfangssignale reduziert zwar das Problem der Signalvielfalt für den Klassifikator, stellt aber noch keine zufriedenstellende Arbeitsweise für eine schnelle Klassifizierung dar.

Die Klassifizierung eines Signales erfordert relativ viel Zeit, um die ermittelten technischen Signalparameter wenigstens mit einer noch akzeptablen Wahrscheinlichkeit richtig zu ermitteln. Probleme des Störabstandes für das Empfangssignal und vielfältige, typische Störungen, die unvermeidbar sind, erschweren die automatische Bestimmung der technischen Signalparameter in hohem Maße.

Bezüglich des erforderlichen Zeitbedarfes besteht zusätzlich eine Abhängigkeit von der Schrittgeschwindigkeit des Empfangssignales; bei niedriger Schrittgeschwindigkeit besteht im allgemeinen ein erhöhter Zeitbedarf bei der Parameterbestimmung. Während dieser Zeit können andere Signale vom gleichen Klassifikator nicht bearbeitet werden. Andere Signale treten aber in umfangreicher Anzahl gleichzeitig auf und sind nur kurze Zeit auf Sendung, so daß diese Signale nur durch viele, teuere Klassifikatoren bearbeitet werden können. Eine Signalaufzeichnung all dieser Signale mit einer verzögerten späteren Auswertung scheidet aufgrund der fehlenden Aktualität aus.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem ein schnelleres Klassifizieren von Empfangssignalen möglich ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Gemäß der Erfindung wird vor der eigentlichen Klassifizierung (Bestimmung der technischen Signalparameter wie Modulationsart, Baudrate, Shift bei FSK-Signalen u. dgl.) eine Vorklassifizierung durchgeführt, d. h. eine bezogen auf die eigentliche Klassifizierungszeit des Klassifikators schnelle Vorauswahl der Empfangssignale getroffen und der oder die Klassifikatoren erhalten dann nur noch Empfangssignale überwiesen, die innerhalb vorbestimmter Signalkategorien liegen. Auf diese Weise können durch Vorauswahl amplitudenmodulierte oder frequenzmodulierte Langzeitsignale innerhalb des Gesamtfrequenzbereiches als Störsignale erkannt werden, vor allem können FSK, ASK oder PSK-Datensignale erkannt und von anderen Signalen unterschieden werden und so beispielsweise von Frequenzsprung (FH)-Signalen unterschieden werden. Durch den Funkpeiler werden je Teilbereich jeweils die Signalparameter (Frequenz, Peilwinkel und Spektrum der Empfangssignale) bestimmt, diese werden für die einzelnen Teilbereiche während eines Gesamtdurchlaufes des Gesamtfrequenzbereiches gespeichert. Beim nächsten Suchvorgang werden dann die zu diesem Zeitpunkt festgestellten Signalparameter der einzelnen Teilbereiche mit den gespeicherten Werten verglichen und so die Signalkategorie der in diesen Teilbereichen aktiven Sender bestimmt. Auf diese Weise können ARQ-Sendungen (Paketsendungen mit mehr oder weniger regelmäßigen Abständen) erkannt werden, die in periodischer Folge auftreten, ebenso trägergetastete Datensignale. Sprachsignale können aufgrund der stark variierenden Amplitude der Spektren erkannt werden. Die so vorklassifizierten Empfangssignale können dann zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer Peilstation, von der zwei oder mehr an verschiedenen Orten aufgestellt und mit einer nicht dargestellten Zentrale verbunden sind. Mit einer oder mehreren solcher Peilstationen kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Vorklassifizierung von Empfangssignalen durchgeführt werden. Jede Peilstation besteht aus einem Funkpeiler 1, beispielsweise einem nach dem Prinzip der Fast-Fourier-Transformation (FFT) arbeitenden Peiler, der über eine Ablaufsteuerung 2 im Suchbetrieb betreibbar ist, in welchem ein vorgegebener Frequenzbereich automatisch abgesucht wird.

Der Funkpeiler 1 ist so gesteuert, daß er gemäß Fig. 2 den Gesamtfrequenzbereich zwischen einer unteren Frequenz f_u und einer oberen Frequenz f_o in mehrere kleine Teilfrequenzbereiche x1 bis xn unterteilt. Die Größe der Teilfrequenzbereiche x1 bis xn wird so gewählt, daß je Teilbereich wenigstens einige Signalaktivitäten zu erwarten sind. Im VHF-Bereich (etwa 20 bis 200 MHz) und im UHF-Bereich (200 bis 1000 MHz) besitzen die Teilbereiche x1 bis xn beispielsweise eine Breite von ca. 10 MHz, im HF-Bereich (etwa 1,5 bis 30 MHz) eine Breite von ca. 1 MHz. Die Zykluszeit des Peilers 1, mit welchem dieser einen Teilbereich absucht, ist im VHF- und UHF-Bereich mit etwa 50 ms und im HF-Bereich mit 200 ms gewählt.

Jeder Funkpeiler 1 sucht also nacheinander die aufeinanderfolgenden Teilfrequenzbereiche x1 bis xn ab. Für jeden Teilbereich werden die Signalparameter der in diesem Teilbereich empfangenen Empfangssignale bestimmt, nämlich die Frequenz, der Peilwinkel und das Spektrum der Empfangssignale. Diese Signalparameter werden in der Ablaufsteuerung 2 gespeichert. Beim nächsten Absuchen der gleichen Teilbereiche durch denselben Funkpeiler 1 werden die dann in diesem Teilbereich wieder aufgefundenen neuen Signalparameter mit den entsprechend abgespeicherten Signalparametern des gleichen Teilbereiches verglichen. Auf diese Weise ist eine Vorklassifizierung der Empfangssignale in den einzelnen Teilbereichen möglich.

Die Erkennung der Signale beruht auf der Auswertung der Aktivitäten, die sich bei der vorher festgelegten, aufeinanderfolgenden Anzahl von Zyklen des Suchpeilens aus den Teilfrequenzbereichen ergeben. Dies geschieht für die zu detektierenden Signale innerhalb einer Zykluszeit anhand des ermittelten Spektrums für jedes Datensignal. Die Spektren sind untereinander ähnlich je nach Modulationsindex und zusätzlich in ihrer Ausprägung abhängig vom Dateninhalt. Alle Datensignal-Spektren haben untereinander individuelle Linienabstände; innerhalb eines Datensignal-Spektrums sind die Linienabstände charakteristisch und konstant. Sie beziehen sich auf die Schrittgeschwindigkeit des Datensignales. Bei FSK-Signalen ist der Linienabstand der Spektrallinien zusätzlich mit dem Shift (Abstand der Umtastfrequenzen) in Beziehung. Der Vergleich von mutmaßlichen Datensignalen aus mehreren Zyklen zeigt, daß für verschiedene Gruppen von Spektrallinien immer gleiche Spektrallinienabstände auftreten, die Amplitude in geringer Weise variiert und die Einfallsrichtung für die zusammengehörigen Spektrallinien mit geringen Abweichungen etwa gleich ist. Es werden also die Signalparameter Frequenz, Peilwert und Spektrum im wesentlichen durch Vergleich innerhalb der Zykluszeit dazu benutzt, um die Signalkategorie zu erkennen. Sprachsignale können aufgrund der stark variierenden Amplitude innerhalb der Zykluszeit erkannt werden. Datensignale werden als solche erkannt und zur weiteren Bearbeitung zur Verfügung gestellt.

Das Absuchen der einzelnen Teilbereiche kann nacheinander mittels eines einzigen Funkpeilers erfolgen, vorzugsweise werden jedoch zwei oder mehrere Funkpeiler benutzt, die gleichzeitig unterschiedliche Teilbereiche absuchen, also bezüglich der Teilbereiche gegenseitig versetzt arbeiten. Dadurch wird der Vorklassifizierungsvorgang noch beschleunigt.

Für den Vergleich der Signalparameter genügt zur Identifizierung die Frequenz und die Amplitude des Spektrums, der Peilwinkel ist dazu nicht unbedingt erforderlich, obwohl es sinnvoll ist, in machen Fällen alle drei Signalparameter auszuwerten.

Der Vergleich der Amplituden der Spektren in den einzelnen Teilbereichen erfolgt vorzugsweise innerhalb von einstellbaren Amplituden-Bereichsgrenzen, so daß bei dem Vergleich eine gewisse Toleranz der Amplituden zulässig ist und im wesentlichen nur stark variierte Amplitudenänderungen, die auf Sprachsignale hinweisen, erkannt werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Vorklassifizierung von in einem vorgegebenen Gesamtfrequenzbereich empfangenen Empfangssignalen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtfrequenzbereich (f_u bis f_o) in mehrere aneinander anschließende Teilbereiche (x1 bis xn) unterteilt wird, mittels mindestens eines Funkpeilers (1) diese Teilbereiche abgesucht werden und dabei die Signalparameter Frequenz und Amplitude des Spektrums der aufgefundenen Empfangssignale bestimmt und gespeichert werden und in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Peilzyklen diese Signalparameter der aufeinanderfolgenden Teilbereiche miteinander verglichen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels mehrerer nicht synchron arbeitender Funkpeiler gleichzeitig unterschiedliche Teilbereiche (x1 bis xn) abgesucht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben den Signalparametern Frequenz und Spektrum auch der Peilwinkel bestimmt, gespeichert und durch Vergleich ausgewertet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertung der Amplituden des Spektrums innerhalb einstellbarer Toleranzgrenzen erfolgt.