DE60201301T2

DE60201301T2 - Tragbare Einrichtung zu Messung und Analyse des umgebenden elektromagnetischen Feldes

Info

Publication number: DE60201301T2
Application number: DE60201301T
Authority: DE
Inventors: Remy Veysett; Sebastien Chauvin; Dominique Picard; Gilles Fleury; Brusquet Laurent Le
Original assignee: Bouygues Telecom SA
Current assignee: Bouygues Telecom SA
Priority date: 2001-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2022-07-13
Also published as: EP1275968B1; ES2227406T3; EP1275968A1; EP1275968B8; FR2827389A1; DE60201301D1; US7149513B2; ATE277357T1; US20030064721A1; PT1275968E; FR2827389B1; DK1275968T3

Description

Die Erfindung betrifft Messungen der umgebenden elektromagnetischen Strahlung und insbesondere der von den Beacon-Kanälen der Basisstationen (BTS) zellularer Telefonnetze erzeugten Strahlung.
Sie kann insbesondere – jedoch nicht ausschließlich – vorteilhaft zur Strahlungsmessung bei GSM- oder DCS-Netzen angewendet werden.
Die Zunahme elektrischer und elektronischer Apparate, wie etwa Haushaltsgeräte, Fernseher und Mobiltelefone, hat zu einer Erhöhung der elektromagnetischen Strahlung im umgebenden Raum geführt. Die Wirkung dieser Strahlung auf den Organismus ist noch wenig bekannt. Dennoch hat die "Agence Nationale des Frequences" (ANFR) – vor dem Prioritätsdatum der vorliegenden Patentanmeldung – eine Druckschrift veröffentlicht, das darauf abzielt, ein "Protokoll zur In-Situ-Messung" elektromagnetischer Strahlung von Feldern zwischen 9 kHz und 300 GHz festzulegen. Eine endgültige Druckschrift wurde danach zugänglich gemacht.
Diese Druckschrift übernimmt die Referenzstärken des elektrischen Feldes und des magnetischen Feldes, die für verschiedene Frequenzbereiche in einer "Empfehlung des Rats der Europäischen Union" vom 12. Juli 1999 zur Beschränkung der Exposition der Öffentlichkeit gegenüber elektromagnetischen Feldern festgehalten wurden (Schrift publiziert im "Journal Officiel des Communautés européenes" vom 30. Juli 1999). In Frankreich sind diese Referenzstärken ebenfalls Gegenstand der Verordnung 2002–775 vom 3. Mai 2002.
Die Druckschrift WO 01/46705 schlägt eine Vorrichtung zur Analyse des umgebenden elektromagnetischen Feldes vor, die ein Modul zur Feldmessung umfaßt, das mit einem Spektrumanalysator und einer Steuerungs- und Verarbeitungseinheit, die einen Mikrocomputer einschließt, verbunden ist. Die Steuerungs- und Verarbeitungseinheit berechnet auf der Basis der vom Spektrumanalysator aufgenommenen Daten einen mittleren effektiven Komponentenwert des elektrischen oder magnetischen Feldes. Für jede abgetastete Frequenz wird dieser Wert mit einem Schwellwert verglichen.
Eine solche Vorrichtung gestattet es nicht, die von den Basisstationen eines zellularen Netzes emittierte Strahlung vom Hintergrund der umgebenden elektromagnetischen Strahlung zu unterscheiden. Daher gestattet sie es nicht zu bestimmen, ob ein erhöhtes Niveau der umgebenden elektromagnetischen Strahlung durch die Nähe dieser Basisstationen verursacht wird oder nicht.
Zur Detektion der von den Basisstationen erzeugten Abstrahlungen bestehen die zur Zeit eingesetzten Techniken darin, eine Reihe von Signaturen, die von einem Spektrumanalysator erfaßt werden, schnell ablaufen zu lassen. Die den Beacon-Kanälen der Basisstationen entsprechenden Frequenzen sind dann durch die Augenträgheit zu sehen; sie fallen tatsächlich durch ihre Eigenschaft der geringen zeitlichen Veränderlichkeit und ihr relativ hohes Intensitätsniveau auf.
Eine solche Technik kann nur durch erfahrene Anwender eingesetzt werden und sie führt zu einer geringen Detektionsrate (< 50%) und einer inakzeptablen Detektionsfehlerrate (> 50%).
Das Ziel der Erfindung ist es ein Werkzeug bereitzustellen, das es in automatischer Weise gestattet, die Frequenzen der Beacon-Kanäle der Basisstationen eines zellularen Netzwerks zu detektieren, um die Bestimmung der Stärke der von den Basisstationen abgestrahlten Felder zu gestatten.
Hierzu schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Analyse des umgebenden elektromagnetischen Feldes vor, bei dem zur Ermittlung der Feldstärke einer oder mehrerer zellularer Telekommunikationsnetze das Feld auf den Frequenzen von Beacon-Kanälen der Basisstationen des oder der Netze analysiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß es die Schritte umfaßt, nach denen:

– mittels Detektionsmitteln für mehrere Frequenzen eines abgetasteten Frequenzbereichs die Stärke des elektromagnetischen Felds im zeitlichen Verlauf gemessen wird,
– eine Verarbeitungseinheit aus den so durchgeführten Messungen für jede Frequenz wenigstens einen charakteristischen Parameter des elektromagnetischen Felds bestimmt,
– die Verarbeitungseinheit aus den Werten dieses charakteristischen Parameters die Frequenzen bestimmt, die den Signalen der Beacon-Kanäle einer oder mehrerer Basisstationen entsprechen, indem sie ein Auswahlkriterium anwendet, das auf den statistischen Eigenschaften des von dieser Art Station ausgestrahlten Feldes basiert.

Dieses Verfahren gestattet es vorteilhaft die Intensität der Strahlung zu messen, die von den Basisstationen eines zellularen Telekommunikationsnetzes emittiert wird. Diese Intensitäten können anschließend, nach einer Extrapolation auf die maximale Auslastung, mit Schwellwerten verglichen werden, die beispielsweise den von den Verordnungstexten festgelegten Stärken entsprechen.
Die Intensität des elektromagnetischen Feldes kann auf der Basis der Messung des magnetischen Feldes und/oder des elektrischen Feldes bestimmt werden.
Vorzugsweise ist einer der bestimmten charakteristischen Parameter aus den folgenden Parametern gewählt: die mittlere Feldstärke des elektromagnetischen Feldes, die Standardabweichung der Feldstärkeschwankung des elektromagnetischen Feldes, die Periode der Schwankung des elektromagnetischen Feldes, die minimale Feldstärke des elektromagnetischen Feldes, die halbe Summe der Quartile 1 und 3 der Feldstärke des elektromagnetischen Feldes, die Differenz zwischen dem Quartil 2 und dem Abstand zwischen den Quartilen 1 und 3 der Feldstärke des elektromagnetischen Feldes.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist für eine gegebene Frequenz ein betrachteter charakteristischer Parameter der Medianwert und die Frequenzen der Basisstationen eines zellularen Telekommunikationsnetzes werden dadurch bestimmt, daß diejenigen in Betracht gezogen werden, für die der Medianwert maximal ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist für eine gegebene Frequenz ein betrachteter charakteristischer Parameter die mittlere Feldstärke des elektromagnetischen Feldes bei dieser Frequenz und die Verarbeitungseinheit bestimmt die Frequenzen der Beacon-Kanäle der Basisstationen eines zellularen Telekommunikationsnetzes dadurch, daß diejenigen in Betracht gezogen werden, für die die mittlere Feldstärke maximal ist.
Diese Ausführungsform gestattet es vorteilhaft die Stärke der von den nächstgelegenen Basisstationen erzeugten elektromagnetischen Felder zu detektieren.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, ist für eine gegebene Frequenz ein betrachteter charakteristischer Parameter die bei dieser Frequenz gemessene Standardabweichung der Feldstärkeschwankung des elektromagnetischen Feldes und die Verarbeitungseinheit bestimmt die Frequenzen der Beacon-Kanäle der Basisstationen eines zellularen Telekommunikationsnetzes dadurch, daß diejenigen in Betracht gezogen werden, für die die normierte Standardabweichung minimal ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist für eine gegebene Frequenz ein betrachteter charakteristischer Parameter die Periode der Schwankung des elektromagnetischen Feldes bei dieser Frequenz und die Verarbeitungseinheit bestimmt die Frequenzen der Beacon-Kanäle der Basisstationen eines zellularen Telekommunikationsnetzes dadurch, daß diejenigen in Betracht gezogen werden, für die die Feldstärke des Signals eine periodische Schwankung aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, ist für eine gegebene Frequenz ein betrachteter charakteristischer Parameter die minimale Feldstärke des elektromagnetischen Feldes bei dieser Frequenz und die Verarbeitungseinheit bestimmt die Frequenzen der Beacon-Kanäle der Basisstationen eines zellularen Telekommunikationsnetzes dadurch, daß diejenigen in Betracht gezogen werden, für die die minimale Feldstärke maximal ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, ist für eine gegebene Frequenz ein betrachteter charakteristischer Parameter die halbe Summe der Quartile 1 und 3 der Feldstärke des elektromagnetischen Feldes und die Verarbeitungseinheit bestimmt die Frequenzen der Beacon-Kanäle der Basisstationen eines zellularen Telekommunikationsnetzes dadurch, daß diejenigen in Betracht gezogen werden, für die diese halbe Summe der Quartile 1 und 3 maximal ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, ist für eine gegebene Frequenz ein betrachteter charakteristischer Parameter die Differenz zwischen dem Quartil 2 und dem Abstand zwischen den Quartilen 1 und 3 der Feldstärke des elektromagnetischen Feldes und die Verarbeitungseinheit bestimmt die Frequenzen der Beacon-Kanäle der Basisstationen eines zellularen Telekommunikationsnetzes dadurch, daß diejenigen in Betracht gezogen werden, für die die Differenz zwischen dem Quartil 2 und dem Abstand zwischen den Quartilen 1 und 3 maximal ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bestimmt, für eine gegebene Frequenz, die Verarbeitungseinheit wenigstens zwei charakteristische Parameter und sie erstellt ein Paretodiagramm, das für jede Abtastfrequenz einen Punkt enthält, der diese Parameter darstellt, wobei die Verarbeitungseinheit anschließend die Punkte auswählt, die sich in einem Bereich des Diagramms befinden, in dem Basisstationen lokalisiert sind.
Vorteilhaft können im Paretodiagramm als charakteristische Parameter die mittlere Feldstärke des elektromagnetischen Feldes und die Standardabweichung der Feldstärkeschwankung des elektromagnetischen Feldes dargestellt sein.
Vorteilhaft können im Paretodiagramm als charakteristische Parameter das Quartil 2 der Feldstärke des elektromagnetischen Feldes und die Differenz der Quartile 1 und 3 der Feldstärke des elektromagnetischen Feldes dargestellt sein.
Schließlich vergleicht die Verarbeitungseinheit die bei den Frequenzen der ausgewählten Basisstationen gemessenen Feldstärken mit Referenzwerten.
Die Erfindung betrifft ebenfalls eine tragbare Vorrichtung zur Analyse des umgebenden elektromagnetischen Feldes, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zur Detektion des elektromagnetischen Feldes, einen Spektrumanalysator, der mit diesen Detektionsmitteln verbunden ist und der das Spektrum des detektierten elektromagnetischen Feldes analysiert, und eine Verarbeitungseinheit umfaßt, die dazu fähig ist, ausgehend von den Messungen, die durch den Spektrumanalysator bereitgestellt werden, das zuvor definierte Analyseverfahren einzusetzen.
Diese Vorrichtung gestattet es vorteilhaft, elektromagnetische Feldmessungen an dem geographischen Punkt durchzuführen, an dem die Kenntnis der umgebenden elektromagnetischen Strahlungsintensität gewünscht ist.
In einer Ausführungsform dieser Vorrichtung umfassen die Detektionsmittel wenigstens zwei Antennen, wobei der Durchlaßbereich der einen von 20 Hz bis 1 MHz und der Durchlaßbereich der anderen von 80 MHz bis 3 GHz reicht.
Vorteilhafterweise und insbesondere umfassen die Detektionsmittel wenigstens eine dritte Antenne, deren Durchlaßbereich von 1 bis 80 MHz reicht.
Weitere Eigenschaften und Vorteile sind aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, die rein illustrativ und nicht einschränkend ist und die mit Bezug auf die beigefügten Figuren zu lesen ist, bei denen:
1 eine Vorrichtung zur Detektion des elektromagnetischen Feldes entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung darstellt,
2 das Mittelwert/Standardabweichung-Paretodiagramm darstellt, das man für eine Reihe von Messungen erhält und das in einer Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung verwendet wird.
Die Basisstationen (BTS) übertragen auf dem "Broad Casting Channel" (BCCH) regelmäßig Lokalisierungsinformationen zu den mobilen Stationen. Die von diesen Basisstationen abgestrahlte Leistung ist quasi-konstant, so daß eine mobile Station in Abhängigkeit von der Höhe der Leistung, die sie empfängt, lokalisiert werden kann. Somit ist die umgebende elektromagnetische Strahlung in der Nähe der Basisstationen höher.
In 1 umfaßt die Vorrichtung zur Detektion des elektromagnetischen Feldes einen tragbaren PC 1, der eine Steuersoftware und Verarbeitungsmittel umfaßt und der mit einem Spektrumanalysator 2 verbunden ist. Der Spektrumanalysator 2 kann beispielsweise vom Typ HP 8560EC sein, der von der Firma Hewlett Packard geliefert wird. Er ist mit unabhängigen Versorgungsmitteln 3 verbunden. Die Vorrichtung umfaßt außerdem Detektionsmittel 4, die mit dem Spektrumanalysator 2 verbunden werden können. Die eingesetzten Detektionsmittel 4 hängen vom Frequenzbereich ab, der analysiert werden soll. Diese Detektionsmittelumfassen Verstärker 5, von denen jeder zu einer Antenne 6 gehört. Die Antennen 6 sind genau an der Stelle aufgestellt, an der das elektromagnetische Feld bekannt sein soll.
Zur Detektion von Frequenzen zwischen 10 Hz und 1 MHz wird beispielsweise eine Spulenantenne 7604 mit einem Durchmesser von 13 cm von Electrometrics zusammen mit einem Niederfrequenzverstärker HP 11729-60014 von Hewlett Packard verwendet. Zur Detektion von Frequenzen zwischen 80 MHz und 2900 MHz wird ein Hochfrequenzverstärker HP 87405A von Hewlett Packard zusammen mit einer Doppelkonusantenne ARC PCD8250 verwendet.
Zur Detektion von Frequenzen zwischen 1 MHz und 80 MHz wird eine dritte Antenne verwendet, beispielsweise eine SCHWARZBECK 1545.
Die "Referenz-Expositionsstärken" auf die sich die ANFR bezieht, gestatten den Vergleich mit den gemessenen Werten des elektrischen und magnetischen Feldes. Diese Referenzstärken sind für jeden Frequenzbereich zwischen 0 und 300 GHz in Tabelle 1 gegeben:

Tabelle 1: Referenzwerte, die in der Empfehlung des Rats der Europäischen Union vom 12. Juli 1999 zur Beschränkung der Exposition der Öffentlichkeit gegenüber elektromagnetischen Feldern (von 0 bis 300 GHz) empfohlen werden.

f: ist die Frequenz bei der das Feld gemessen wird, in der Einheit, die in der Spalte des Frequenzbereichs angegeben ist.

Für einen zuvor festegelegten Frequenzbereich wird eine Anzahl n von zeitlich verteilten Erfassungen durchgeführt. Hierfür wird die für die zu detektierenden Frequenzen geeignete Antenne 6 aufgestellt. Mithilfe des PC 1 werden die zur Festlegung dieses Bereichs notwendigen Informationen erfaßt. Die Steuersoftware sucht in einer Parameterdatei zur Konfiguration des Spektrumanalysators 2 und konfiguriert ihn entsprechend. Die Software veranlaßt anschließend den Spektrumanalysator n spektrale Signaturen zu erfassen. Die Meßdaten werden in einer neuen Datei aufgezeichnet.
Nachdem die Messungen mit Hilfe der verschiedenen Antennen für alle Frequenzbereiche durchgeführt sind, führt der Anwender die Analyse des gesamten erhaltenen Spektrums aus. Die Verarbeitungsmittel gestatten es, ausgehend von diesen n Erfassungen, in diesem Band die Frequenzen f_BCCH der BCCH-Signale und ihre Intensität E_BCCH zu detektieren.
Die Auswahl der BCCH-Frequenzen basiert darauf, daß die BCCH-Signale von den Basisstationen mit einer quasi-konstanten und relativ hohen Leistung gesendet werden (relativ zu den Sendeleistungen der Kommunikationskanäle im Ruhezustand).
Diese qualitativen Eigenschaften gestatten es, die von den Basisstationen gesendeten Signale vom Hintergrundrauschen zu unterscheiden und genauer von Signalen, die zu den Kommunikationskanälen im Ruhezustand oder den Kommunikationskanälen unter Last gehören. Tatsächlich haben die Kommunikationskanäle im Ruhezustand eine geringe zeitliche Schwankung, jedoch eine schwache Intensität. Die Kommunikationskanäle unter Last können hohe Intensitätsniveaus haben (wenn sie sehr stark beansprucht sind), sie haben jedoch eine starke zeitliche Schwankung.
Das Detektionsverfahren besteht daraus, unter den abgetasteten Frequenzen diejenigen herauszufinden, die am wahrscheinlichsten zu den BCCH-Signalen gehören. Hierfür bestimmen die Verarbeitungsmittel für jede abgetastete Frequenz einen charakteristischen Parameter des elektromagnetischen Feldes bei dieser Frequenz und sie wählen bestimmte Frequenzen aus, indem sie Diskriminanzkriterien anwenden, die die Eigenschaften der BCCH-Frequenzen wie obenstehend berücksichtigen.
Kriterium des Maximums der Minima (Maximin)
In einer ersten Ausführungsform des Detektionsverfahrens veranlaßt die Steuersoftware den Spektrumanalysator n spektrale Signaturen in verschiedenen Frequenzbereichen zu erfassen. Für jede abgetastete Frequenz f_i bestimmen die Verarbeitungsmittel die minimale Intensität (E_i)_min, die für die Gesamtheit der Signaturen (E_i)_j bei dieser Frequenz f_i gemessen wird. Die zu den BCCH-Signalen gehörenden E_BCCH-Intensitäten werden als die Intensitäten (E_i)_min angenommen, die Maximalwerte darstellen.
So gilt für diese erste Ausführungsform: (Ei)min = minj((Ei)j) EBCCH = maxi((Ei)min) fBCCH = f(EBCCH)
Das Maximin-Kriterium ergibt hinreichend zuverlässige Ergebnisse, selbst wenn es nicht immer gestattet Basisstationen mit geringer Stärke zu detektieren. Dieses Ergebnis resultiert daraus, daß ein Kanal nur noch durch sein Minimum repräsentiert wird. Daher ist es ausreichend, wenn das Signal einmal über dem mittleren Rauschniveau liegt, damit es nicht mehr als eine potentielle Basisstation betrachtet wird.
Kriterium des Maximums der Mediane (Maximed)
Anstatt die ausgestrahlten Intensitätsminima für jede abgetastete Frequenz zu betrachten, kann der Median <Q2> der auf der Gesamtheit der Signaturen abgelesenen Werte gewählt werden. Tatsächlich bildet der Median ein Kriterium, das toleranter gegenüber Fehlern oder Überschreitungen ist, die bei den Extremwerten auftreten können. So gilt für diese zweite Ausführungsform: <EBCCH> = E(maxi(Q2)i) fBCCH = f(EBCCH)
Das Maximed-Kriterium ist zuverlässig und mit diesem Kriterium ist das Risiko Kommunikationskanäle Basisstationen zuzuordnen sehr gering.
Kriterium der minimalen normierten Standardabweichungen
In einer dritten Ausführungsform des Detektionsverfahrens veranlaßt die Software den Spektrumanalysator n spektrale Signaturen in den verschiedenen Frequenzbereichen zu erfassen. Die Verarbeitungsmittel bestimmen die Standardabweichung σ_i der Intensitäten E_i für jede abgetastete Frequenz f_i des gesamten Spektrums. Die zu den BCCH-Signalen gehörenden Intensitäten E_BCCH werden als die Intensitäten angenommen, die die kleinsten normierten Standardabweichungen haben. (unter der "normierten" Standardabweichung versteht man das Verhältnis zwischen der Standardabweichung und der mittleren Intensität). Tatsächlich werden die BCCH-Signale mit einer quasi-konstanten Leistung gesendet.
So gilt für diese dritte Ausführungsform:
EBCCH = E(mini(σi)) fBCCH = f(EBCCH)
Kriterium der periodischen Signale
In einer vierten Ausführungsform des Detektionsverfahrens veranlaßt die Steuersoftware den Spektrumanalysator n spektrale Signaturen in den verschiedenen Frequenzbereichen zu erfassen. Die n spektralen Signaturen werden mit einem festen Zeitintervall zwischen jeder Datenaufnahme j erfaßt. Für jede abgetastete Frequenz f_i bestimmen die Verarbeitungsmittel die Schwankungsperiode T_i der gemessenen Intensität E_i. Die BCCH-Signale sind periodische Signal, was es gestattet, sie von anderen Signalen zu unterscheiden.
So gilt für diese vierte Ausführungsform:
T_i = Periode ((E_i)_j), wobei T_i > 1/f_i
Kriterium der halben Summe der Quartile
In einer fünften Ausführungsform des Detektionsverfahrens veranlaßt die Steuersoftware den Spektrumanalysator n spektrale Signaturen in den verschiedenen Frequenzbereichen zu erfassen. Für jede abgetastete Frequenz f_i bestimmen die Verarbeitungsmittel die Werte der Quartile 1, 2 und 3, der gemessenen Intensitäten, die mit E_Q1, E_Q2 beziehungsweise E_Q3 bezeichnet werden.
Das Quartil 1, mit E_Q1 bezeichnet, ist als der Intensitätswert definiert, für den ein Viertel der Messungen kleiner oder gleich diesem Wert ist.
Das Quartil 2, mit E_Q2 bezeichnet, ist als der Intensitätswert definiert, für den die Hälfte der Messungen kleiner oder gleich diesem Wert ist; das Quartil 2 entspricht dem Median.
Das Quartil 3, mit E_Q3 bezeichnet, ist als der Intensitätswert definiert, für den drei Viertel der Messungen kleiner oder gleich diesem Wert sind.
Die Differenz zwischen den Quartilen E_Q3 und E_Q1 liefert eine Schätzung der Standardabweichung der für die Frequenz f_i gemessenen Intensitätswerte.
Die halbe Summe der Quartile E_Q3 und E_Q1 liefert eine Schätzung des Mittelwerts der für die Frequenz f_i gemessenen Intensitätswerte.
Die zu den BCCH-Signalen gehörenden E_BCCH-Intensitäten werden als die Intensitäten (E_i) angenommen, für die die halbe Summe S_i der Quartile E_Q1 und E_Q3 maximal ist.
So gilt für diese fünfte Ausführungsform: Si = 1/2(EQ1(fi) + EQ3(fi)) Sk = maxi(Si) fBCCH = fk
Dieses Kriterium hat eine große Ähnlichkeit mit dem Kriterium des Maximums der Mediane (Maximed). Jedoch gestattet es die beanspruchten Kommunikationskanäle weniger mit den Frequenzen zu verwechseln, die von den Basisstationen ausgestrahlt werden.
Kriterium des Maximums der Differenz zwischen Mittelwert und Quartilen
In einer sechsten Ausführungsform des Detektionsverfahrens veranlagt die Steuersoftware den Spektrumanalysator n spektrale Signaturen in den verschiedenen Frequenzbereichen zu erfassen. Für jede abgetastete Frequenz f_i bestimmen die Verarbeitungsmittel die Werte der Quartile E_Q1, E_Q2 beziehungsweise E_Q3 der gemessenen Intensitäten.
Die zu den BCCH-Signalen gehörenden E_BCCH-Intensitäten werden als die Intensitäten (E_i) angenommen, für die die Differenz D_i zwischen dem Quartil E_Q2 und dem Abstand zwischen den Quartilen E_Q1 und E_Q3 maximal ist.
So gilt für diese sechste Ausführungsform: Di = EQ2 – (EQ3 – EQ1) Dk = maxi(Di) fBCCH = fk
Kriterium von Pareto
In einer siebten Ausführungsform berechnen die Verarbeitungsmittel das Paretodiagramm für wenigstens zwei charakteristische Parameter. 2 stellt ein Beispiel eines Mittelwert/Standardabweichung-Paretodiagramms dar. Jeder in diesem Diagramm dargestellte Punkt P_i entspricht einer Abtastfrequenz f_i. Dieser Punkt P_i hat als Abszisse und Ordinate die Standardabweichung σ_i beziehungsweise den Mittelwert <E_i> der bei dieser Frequenz gemessenen Intensitätswerte E_i.
So gilt für diese siebte Ausführungsform: Pi(σi, <Ei>)
Die Signale, die für Basisstationen in Frage kommen, befinden sich in einem Bereich in einem oberen Abschnitt, links im Paretodiagramm.
Die Verarbeitungsmittel können selbstverständlich Paretogramme erstellen, indem andere charakteristische Parameter kombiniert werden, wie beispielsweise die Differenz der Quartile E_Q3 – E_Q1 und der Mittelwert E_Q2. In diesem Fall befinden sich die Signale, die für Basisstationen in Frage kommen, ebenfalls in einem Bereich in einem oberen Abschnitt, links im Paretodiagramm.
Die zuvor beschriebenen Verarbeitungen wurden auf n = 20 Signaturen angewandt, die an verschiedenen geographischen Standorten für 601 gleichmäßig über den Bereich der DCS-(Digital Communication System) Frequenzen zwischen 1,8 GHz und 1,88 GHz verteilte Abtastfrequenzen erfaßt wurden. Die Ergebnisse sind in der untenstehenden Tabelle 2 dargestellt.
Tabelle 2: Rate der erhaltenen korrekten Detektionen (β) und Fehlerrate (Z) (als Basisstationen detektierte Kommunikationskanäle) für verschiedene verwendete Kriterien.
Es ist festzustellen, daß die Raten der korrekten Detektionen β deutlich über den Raten liegen, die mit den Detektionsverfahren des bisherigen Stands der Technik erhalten werden (diese Raten lagen unter 50%). Zusätzlich liegen die Fehlerraten Z unter den Fehlerraten der Detektionsverfahren des bisherigen Stands der Technik.
Das oben vorgeschlagene Detektionsverfahren ist für eine schnelle Analyse des umgebenden elektromagnetischen Feldes vor Ort besonders geeignet. Tatsächlich gestattet es, ausgehend von einer eingeschränkten Anzahl von Meßdaten (beispielsweise n = 20), zuverlässige Ergebnisse zu erhalten.
Selbstverständlich ist es möglich, ausgehend von gemessenen Intensitätswerten E_i, weitere charakteristische Parameter zu bestimmen und auf diese Parameter andere Kriterien anzuwenden, wobei diese Kriterien auf den Eigenschaften des von den Basisstationen ausgestrahlten Feldes basieren müssen.
Für die Frequenzen f_BCCH der so bestimmten Basisstationen vergleichen die Verarbeitungsmittel die maximalen Intensitätsniveaus des elektromagnetischen Feldes, das für die bestimmten Frequenzen der Basisstationen gemessen wird, mit den Referenzwerten, die beispielsweise in Tabelle 1 vorgeschlagen werden. Es kann vorgesehen werden, daß der PC 1 das Ergebnis dieses Vergleichs graphisch anzeigt, damit der Anwender die Frequenzen der Beacon-Kanäle der Basisstationen, für die die Referenzstärken für elektromagnetische Felder überschritten werden, unmittelbar visuell erfassen kann.

Claims

Verfahren zur Analyse des umgebenden elektromagnetischen Feldes bei dem zur Ermittlung der Feldstärke einer oder mehrerer zellularer Telekommunikationsnetze das Feld auf den Frequenzen von Beacon-Kanälen der Basisstationen (BTS) des oder der Netze analysiert wird, wobei es die Schritte umfaßt, nach denen: – mittels Detektionsmitteln (4) für mehrere Frequenzen eines abgetasteten Frequenzbereichs die Stärke des elektromagnetischen Felds im zeitlichen Verlauf gemessen wird, – eine Verarbeitungseinheit (1) aus den so durchgeführten Messungen für jede Frequenz wenigstens einen charakteristischen Parameter des elektromagnetischen Felds bestimmt, gekennzeichnet durch den Schritt, nach dem – die Verarbeitungseinheit (1) aus den Werten dieses charakteristischen Parameters die Frequenzen bestimmt, die den Signalen der Beacon-Kanäle einer oder mehrerer Basisstationen (BTS) entsprechen, indem sie ein Auswahlkriterium anwendet, das auf den statistischen Eigenschaften des von dieser Art Station ausgestrahlten Feldes basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des elektromagnetischen Feldes aus der Messung des magnetischen Feldes und/oder des elektrischen Feldes bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der bestimmten charakteristischen Parameter aus den folgenden Parametern gewählt ist: die mittlere Feldstärke des elektromagnetischen Feldes, die Standardabweichung der Feldstärkeschwankung des elektromagnetischen Feldes, die Periode der Schwankung des elektromagnetischen Feldes, die minimale Feldstärke des elektromagnetischen Feldes, die halbe Summe der Quartile 1 und 3 der Feldstärke des elektromagnetischen Feldes, die Differenz zwischen dem Quartil 2 und dem Abstand zwischen den Quartilen 1 und 3 der Feldstärke des elektromagnetischen Feldes.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für eine gegebene Frequenz ein betrachteter charakteristischer Parameter die mittlere Feldstärke des elektromagnetischen Feldes bei dieser Frequenz ist und dadurch, daß die Frequenzen der Beacon-Kanäle der Basisstationen (BTS) eines zellularen Telekommunikationsnetzes dadurch bestimmt werden, daß diejenigen in Betracht gezogen werden, für die die mittlere Feldstärke maximal ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für eine gegebene Frequenz ein betrachteter charakteristischer Parameter die bei dieser Frequenz gemessene Standardabweichung der Feldstärkeschwankung des elektromagnetischen Feldes ist und dadurch, daß die Frequenzen der Beacon-Kanäle der Basisstationen (BTS) eines zellularen Telekommunikationsnetzes dadurch bestimmt werden, daß diejenigen in Betracht gezogen werden, für die die normierte Standardabweichung minimal ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für eine gegebene Frequenz ein betrachteter charakteristischer Parameter die Periode der Schwankung des elektromagnetischen Feldes bei dieser Frequenz ist und dadurch, daß die Frequenzen der Beacon-Kanäle der Basisstationen (BTS) eines zellularen Telekommunikationsnetzes dadurch bestimmt werden, daß diejenigen in Betracht gezogen werden, für die die Feldstärke des Signals eine periodische Schwankung aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für eine gegebene Frequenz ein betrachteter charakteristischer Parameter die minimale Feldstärke des elektromagnetischen Feldes bei dieser Frequenz ist und dadurch, daß die Frequenzen der Beacon-Kanäle der Basisstationen (BTS) eines zellularen Telekommunikationsnetzes dadurch bestimmt werden, daß diejenigen in Betracht gezogen werden, für die die minimale Feldstärke maximal ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für eine gegebene Frequenz ein betrachteter charakteristischer Parameter der Medianwert ist und dadurch, daß die Frequenzen der Beacon-Kanäle der Basisstationen (BTS) eines zellularen Telekommunikationsnetzes dadurch bestimmt werden, daß diejenigen in Betracht gezogen werden, für die der Medianwert maximal ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für eine gegebene Frequenz ein betrachteter charakteristischer Parameter die halbe Summe der Quartile 1 und 3 der Feldstärke des elektromagnetischen Feldes ist und dadurch, daß die Frequenzen der Beacon-Kanäle der Basisstationen (BTS) eines zellularen Telekommunikationsnetzes dadurch bestimmt werden, daß diejenigen in Betracht gezogen werden, für die diese halbe Summe der Quartile 1 und 3 maximal ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für eine gegebene Frequenz ein betrachteter charakteristischer Parameter die Differenz zwischen dem Quartil 2 und dem Abstand zwischen den Quartilen 1 und 3 der Feldstärke des elektromagnetischen Feldes ist und dadurch, daß die Frequenzen der Beacon-Kanäle der Basisstationen (BTS) eines zellularen Telekommunikationsnetzes dadurch bestimmt werden, daß diejenigen in Betracht gezogen werden, für die die Differenz zwischen dem Quartil 2 und dem Abstand zwischen den Quartilen 1 und 3 maximal ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für eine gegebene Frequenz die Verarbeitungseinheit (1) wenigstens zwei charakteristische Parameter bestimmt und ein Paretodiagramm erstellt, das für jede Abtastfrequenz einen Punkt enthält, der diese Parameter darstellt, wobei die Verarbeitungseinheit (1) anschließend die Punkte auswählt, die sich in einem Bereich des Diagramms befinden, in dem die Beacon-Kanäle der Basisstationen (BTS) lokalisiert sind.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Paretodiagramm dargestellten charakteristischen Parameter die mittlere Feldstärke des elektromagnetischen Feldes und die Standardabweichung der Feldstärkeschwankung des elektromagnetischen Feldes sind.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Paretodiagramm dargestellten charakteristischen Parameter das Quartil 2 der Feldstärke des elektromagnetischen Feldes und die Differenz der Quartile 1 und 3 der Feldstärke des elektromagnetischen Feldes sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinheit (1) die bei den Frequenzen der ausgewählten Basisstationen (BTS) gemessenen Feldstärken mit Referenzwerten vergleicht.
Tragbare Vorrichtung zur Analyse des umgebenden elektromagnetischen Feldes, die Mittel zur Detektion (4) des elektromagnetischen Feldes, einen Spektrumanalysator (2), der mit diesen Detektionsmitteln (4) verbunden ist und der das Spektrum des detektierten elektromagnetischen Feldes analysiert, und eine Verarbeitungseinheit (1) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinheit (1) Mittel zum Einsatz des Analyseverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgehend von den Messungen, die durch den Spektrumanalysator (2) bereitgestellt werden, umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsmittel (4) wenigstens zwei Antennen (6) umfassen, wobei der Durchlaßbereich der einen von 20 Hz bis 1 MHz reicht und der Durchlaßbereich der anderen von 80 MHz bis 3 GHz reicht.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsmittel (4) wenigstens eine dritte Antenne (6) umfassen, deren Durchlaßbereich von 1 bis 80 MHz reicht.