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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorklassifizierung von in einem
vorgegebenen Gesamtfrequenzbereich empfangenen Empfangssignalen.
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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.
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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.
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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.
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Ein
Verfahren zum Klassifizieren von Empfangssignalen ist aus der
DE 197 05 816 A1 bekannt. Es
besteht der grundsätzliche
Unterschied zwischen dem Verfahren gemäß der Erfindung und dem Verfahren
laut dieser Druckschrift darin, daß beim Stand der Technik die
Frequenz und der Peilwert je Teilfrequenzbereich bestimmt wird,
gemäß der Erfindung jedoch
die Signalparameter Frequenz und Spektrum. Erst durch die Auswertung
und den Vergleich der Signalparameter Frequenz und Spektrum in den
einzelnen Teilbereichen wird die angestrebte Vorklassifizierung
möglich,
durch welche die eigentliche zeitkritische Klassifizierung von Empfangssignalen
wesentlich beschleunigt werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung wird auch nicht durch die Druckschrift GRABAU,
R.: „Funküberwachung
und Elektronische Kampfführung." Stuttgart: Franckh,
1986, S. 321–322.
ISBN: 3-440-05667-8, nahegelegt. Auch diese Druckschrift betrifft
in keiner Weise eine Vorklassifizierung. Hier wird nur die bekannte
Signal-Klassifizierung
beschrieben und die dafür
zu bestimmenden Signalparameter. Die in dieser Druckschrift beschriebene
Signalklassifikation soll beim erfindungsgemäßen Verfahren erst nach der
erfindungsgemäßen Vorklassifizierung
durchgeführt
werden und dazu sind mehrere technische Parameter wie Modulationsart,
Baudrate, Shift und dergleichen auszuwerten, möglicherweise auch die Amplitude.
Welche Signalparameter für
eine schnelle Vorklassifizierung anhand eines Suchpeilverfahrens geeignet
sind, ist dieser Druckschrift nicht zu entnehmen, so daß auch diese
Druckschrift keine Anregung für
die Erfindung geben kann.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren aufzuzeigen, mit
dem ein schnelleres Klassifizieren von Empfangssignalen möglich ist.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren laut Oberbegriff des
Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
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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.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen an
einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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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.
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Der
Funkpeiler 1 ist so gesteuert, daß er gemäß 2 den Gesamtfrequenzbereich
zwischen einer unteren Frequenz fu und einer
oberen Frequenz fo 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.