DE102013222211A1 - Device and method for detecting signal interference - Google Patents

Device and method for detecting signal interference Download PDF

Info

Publication number
DE102013222211A1
DE102013222211A1 DE201310222211 DE102013222211A DE102013222211A1 DE 102013222211 A1 DE102013222211 A1 DE 102013222211A1 DE 201310222211 DE201310222211 DE 201310222211 DE 102013222211 A DE102013222211 A DE 102013222211A DE 102013222211 A1 DE102013222211 A1 DE 102013222211A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
signal
power
interference
result
received signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE201310222211
Other languages
German (de)
Other versions
DE102013222211B4 (en
Inventor
Günter Hildebrandt
Ahmad Saad
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE102013222211.4A priority Critical patent/DE102013222211B4/en
Publication of DE102013222211A1 publication Critical patent/DE102013222211A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102013222211B4 publication Critical patent/DE102013222211B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06Receivers
    • H04B1/10Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference
    • H04B1/1027Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference assessing signal quality or detecting noise/interference for the received signal

Abstract

Die Erfindung zeigt eine Vorrichtung zur Detektion von Signalinterferenzen mit einer Prozessoreinrichtung und einer Vergleichseinrichtung. Die Prozessoreinrichtung ist ausgebildet, um eine Potenz einer Komponente eines Empfangssignals mit einem Exponenten größer als 2 zu berechnen und ein Ergebnis auszugeben, das auf der Potenz beruht. Die Vergleichseinrichtung ist ausgebildet, um das Ergebnis mit einem vordefinierten Schwellwert zu vergleichen und ein Signalinterferenzergebnis abhängig von dem Vergleich bereitzustellen.The invention shows a device for detecting signal interferences with a processor device and a comparison device. The processor means is adapted to calculate a power of a component of a received signal having an exponent greater than 2 and to output a result based on the power. The comparison device is designed to compare the result with a predefined threshold value and to provide a signal interference result as a function of the comparison.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Detektion von Signalinterferenzen in der funkgestützten Kommunikation durch Auswertung des empfangenen Funksignals.The invention relates to an apparatus and a method for detecting signal interference in the radio-based communication by evaluating the received radio signal.

Die funkbasierte Kommunikation wird zunehmend auch in der industriellen Automatisierungstechnik eingesetzt und ermöglicht kostengünstigere und flexiblere Fertigungsprozesse sowie die Umsetzung neuer Automatisierungskonzepte. Die Anforderungen an die funkbasierte Kommunikation, besonders an Zuverlässigkeit und Zeitverhalten, bspw. Echtzeitfähigkeit sind für diesen Anwendungsfall bedeutend höher als beispielsweise für den Heim- und Bürobereich.Radio-based communication is also increasingly used in industrial automation technology, enabling more cost-effective and flexible manufacturing processes and the implementation of new automation concepts. The requirements for radio-based communication, in particular reliability and time behavior, for example real-time capability, are significantly higher for this application than, for example, in the home and office sector.

Als problematisch erweist sich bei der Erfüllung dieser Anforderung die Tatsache, dass alle funkbasierten Kommunikationssysteme die begrenzte Ressource Funkspektrum gemeinsam nutzen und darum konkurrieren. Die Konkurrenz ist speziell in den sogenannten Industrial, Scientific and Medical (ISM) Bändern, d. h. Frequenzbereiche die ohne Zuteilung durch Regulierungsbehörden in Industrie, Wissenschaft, Medizin, in häuslichen und ähnlichen Bereichen genutzt werden können, groß. Darüber hinaus treten hochfrequente sowie niederfrequente Störungen durch beispielsweise Mikrowellensysteme oder Lichtbogenschweißen bzw. durch Transformatoren oder Motoren auf. Hierbei ist zu beachten, dass die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen nicht örtlich begrenzt ist.The fact that all radio-based communication systems share and compete for the limited resource radio spectrum proves to be problematic in meeting this requirement. The competition is particularly in the so-called Industrial, Scientific and Medical (ISM) bands, d. H. Frequency ranges that can be used without allocation by regulatory authorities in industry, science, medicine, domestic and similar areas, large. In addition, high-frequency and low-frequency interference occur, for example, by microwave systems or arc welding or by transformers or motors. It should be noted that the propagation of electromagnetic waves is not localized.

Durch das sogenannte Frequenzmanagement bzw. Koexistenzmanagement, welches bspw. durch die VDI/VDE-Richtlinie 2185 definiert ist, kann die Koexistenz von Funkanwendungen hergestellt und gewährleistet werden, welche die Grundvoraussetzung für die Erfüllung der Anforderungen ist. Das Problem dabei ist, dass das Frequenzmanagement nur Koexistenz zwischen erfassten Systemen gewährleisten kann. Fremdsysteme, wie etwa Mobiltelefone mit WLAN, Bluetooth, etc. und Störungen, wie die oben genannten, können die funkbasierte Kommunikation stören und damit ihre Zuverlässigkeit und Zeitverhalten negativ beeinflussen.Through the so-called frequency management or coexistence management, which, for example, by the VDI / VDE guideline 2185 is defined, the coexistence of radio applications can be established and guaranteed, which is the prerequisite for meeting the requirements. The problem with this is that frequency management can only guarantee coexistence between detected systems. Third-party systems, such as mobile phones with WLAN, Bluetooth, etc., and interference, such as those mentioned above, can interfere with radio-based communication and thus adversely affect their reliability and timing.

Ansätze, um diese Effekte abzumildern beschreiben bspw. in [1], dass die Vorgaben des Frequenzmanagements z. B. durch „... ein automatisches System zur permanenten Überwachung des Funkspektrums installiert werden, das gegebenenfalls Unregelmäßigkeiten bereits feststellen kann, auch wenn diese noch keine Auswirkung auf den Anlagenbetrieb haben” Berücksichtigt werden können. Eine Realisierung eines solchen „automatischen Systems zur permanenten Überwachung des Funkspektrums” ist in [2] beschrieben. Dabei wird das Spektrum (Leistung über der Frequenz) im 2,4 GHz-ISM-Band gemessen und mit den in einer Lernphase bestimmten typischen Umgebungsbedingungen (Maske) verglichen. Überschreitet das gemessene Leistungsdichtespektrum den Referenzwert um einen einstellbaren Schwellwert so löst das System Alarm über eine oder mehrere Schnittstellen aus.Approaches to mitigate these effects describe, for example, in [1] that the requirements of the frequency management z. B. by "... an automatic system for the permanent monitoring of the radio spectrum to be installed, which may already detect irregularities, even if they have no effect on the plant operation" Can be considered. An implementation of such an "automatic system for the permanent monitoring of the radio spectrum" is described in [2]. The spectrum (power versus frequency) in the 2.4 GHz ISM band is measured and compared with the typical environmental conditions (mask) determined in a learning phase. If the measured power density spectrum exceeds the reference value by an adjustable threshold value, the system triggers an alarm via one or more interfaces.

Da Fremdsysteme oder Störer auch mit einer Leistung unterhalb des Referenzwertes auftreten können und Kollisionen von Systemen mit gleichen Grenzfrequenzen sich auf Basis der Spektralanalyse nicht detektieren lassen, ist diese Form der Realisierung prinzipiell zur Sicherung der Koexistenz und damit der Verfügbarkeit und des Zeitverhaltens begrenzt.Since foreign systems or interferers can also occur with a power below the reference value and collisions of systems with equal cutoff frequencies can not be detected on the basis of the spectral analysis, this form of realization is limited in principle to ensure coexistence and thus the availability and the time response.

Dabei wird die beispielsweise von Bluetooth-Systemen genutzte Liste der aufgrund von Störungen nicht zu verwendenden Frequenzen (Blacklist) zurückgegriffen. Mit dieser Information werden Störquellen anhand von Kanalmuster, Verlauf der Störung und Bandbreite der Störung erkannt.The list used by Bluetooth systems, for example, is the list of frequencies that are not to be used due to interference (blacklist). This information is used to detect sources of interference based on channel patterns, the course of the fault and the bandwidth of the fault.

In [1] ist ebenfalls ein Verfahren zur Schätzung eines Signal-zu-Rausch-Abstands (Signal-to-Noise-Ratio – SNR) beschrieben, das Rückschlüsse auf eine Kanalqualität liefern kann.[1] also describes a method for estimating a signal-to-noise ratio (SNR), which can provide conclusions about a channel quality.

Bspw. bietet Bluetooth-Technologie günstige und relativ unkomplizierte Lösungen für verschiedene Anwendungen im sogenannten ISM-Frequenzband. Bei Anwendungen, die starke Anforderungen bezüglich Betriebssicherung und Echtzeitfähigkeit stellen, wie etwa im Bereich der industriellen Automatisierungstechnik, kann es entscheidend sein, Interferenzquellen, die Datenpakete korrumpieren können, was zu erneuten Übertragungen und Verzögerungen führen kann, zu entdecken. In einem industriellen Umfeld, wo bestimmte Frequenzbänder für bestimmte Piconetze (lokal begrenzte Personal Area Network – PAN, die über bspw. über Bluetooth kommunizieren) reserviert sind, sind Funkkanäle normalerweise vordefiniert, wie es bspw. für Bluetooth in 15 gezeigt ist.For example. Bluetooth technology offers affordable and relatively uncomplicated solutions for various applications in the so-called ISM frequency band. In applications that place heavy demands on reliability and real-time capability, such as in industrial automation, it may be critical to discover interference sources that can corrupt data packets, which can lead to retransmissions and delays. In an industrial environment where certain frequency bands are reserved for certain piconets (locally limited personal area network (PAN) communicating over, for example, Bluetooth), radio channels are usually predefined, such as for Bluetooth in 15 is shown.

Bluetooth wurde aufgrund seiner geringen Kosten und geringen Energiebedarfs sehr beliebt. Die Vorteile von Bluetooth erstrecken sich über mehrere industrielle Anwendungen, wie etwa Sensoren und Aktuatoren zur Steuerung beweglicher Maschinenteile, Messen und Steuern von beweglichen Objekten, Koordinierung zwischen Robotern und Fahrzeugen, Maschinenüberwachung und viele andere. Diese Anwendungen können strenge Zuverlässigkeit und Quality of Service(QoS)-Standards benötigen, da sonst die Effizient im Hinblick auf eingesetzte Ressourcen, wie etwa Zeit und/oder Geld, gefährdet sein können, wie es in [5] beschrieben ist. Folglich kann es äußerst kritisch sein, eine zuverlässige Kommunikation innerhalb von Umgebungen der industriellen Automatisierung zu unterhalten.Bluetooth became very popular due to its low cost and low energy requirements. The benefits of Bluetooth extend over several industrial applications, such as sensors and actuators for controlling moving machine parts, measuring and controlling moving objects, coordination between robots and vehicles, machine monitoring and many others. These applications may require strict reliability and Quality of Service (QoS) standards, otherwise the efficiency in terms of resources used, such as time and / or money, may be compromised, as described in [5]. Consequently, maintaining reliable communication within industrial automation environments can be extremely critical.

Signale werden im Bluetooth-Standard moduliert, indem Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK) mit einem Modulationsindex von 0,35 genutzt wird. Eine binäre 1 ist durch eine positive Frequenzabweichung, eine binäre 0 ist durch eine negative Frequenzabweichung repräsentiert. GMSK ist eine Form des Continuous Phase Modulation (CPM), das Filter mit einer Gauss-Form zur Pulsformung nutzt. Die Sendeleistung kann bis 100 mW erreichen, was den Sendebereich bis auf 100 m erweitern kann. Bluetooth-Systeme haben 79 verschiedene Kanäle mit jeweils 1 MHz Bandbreite und genutzten Mittenfrequenzen, die durch f = (2402 + k) MHz, k = 0, 1, 2....78 (1) wie es in [6] und exemplarisch in 15 beschrieben ist.Signals are modulated in the Bluetooth standard using Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK) with a modulation index of 0.35. A binary 1 is represented by a positive frequency deviation, a binary 0 by a negative frequency deviation. GMSK is a form of Continuous Phase Modulation (CPM) that uses filters with a Gaussian shape for pulse shaping. The transmission power can reach up to 100 mW, which can extend the transmission range up to 100 m. Bluetooth systems have 79 different channels, each with 1 MHz bandwidth and used center frequencies through f = (2402 + k) MHz, k = 0, 1, 2 .... 78 (1) as in [6] and exemplarily in 15 is described.

Funksender sind durch umfängliche Nutzung und eine zunehmende Anzahl von Geräten zunehmend verknappendem Spektrum gezwungen zu koexistieren, wie es in [7] beschrieben ist. Um ein gewisses Level industriellen QoS beizubehalten, ist es wichtig, gegenseitige Interferenz zu erkennen. Bluetooth-Bluetooth Koexistenz wurde in verschiedenen Arbeiten, wie etwa [8], [9] oder [10] behandelt. Ergebnisse dieser Arbeiten führen zu dem Schluss, dass Bluetooth-Bluetooth Interferenz mehr von der Dichte von Knoten in einem bestimmten Bereich denn von der Anzahl der Knoten abhängt. Willig erklärt in [11], dass ein höheres Risiko der Interferenz existiert, wenn dieselben Frequenzen durch einander überlappende Piconets temporär okkupiert (englisch: hopped) werden. In [12] wird durch Howitt ein analytisches Modell zur Charakterisierung gegenseitiger Interferenz in Bluetooth Piconets hergeleitet. Ferner wird die Wahrscheinlichkeit einer für die Datenübertragung schädlichen Kollision, die eine erneute Übertragung erfordert, hergeleitet und mehrere Faktoren, wie etwa die Frequenzverschiebung und die relative Stärke beider Signale berücksichtigt.Radio transmitters are forced to co-exist due to extensive use and an increasing number of devices increasingly scarce, as described in [7]. In order to maintain a certain level of industrial QoS, it is important to recognize mutual interference. Bluetooth-Bluetooth coexistence has been addressed in several papers, such as [8], [9] or [10]. Results of this work conclude that Bluetooth Bluetooth interference depends more on the density of nodes in a given range than on the number of nodes. Willig explains in [11] that there is a higher risk of interference if the same frequencies are temporarily occupied by overlapping piconets (hopped). In [12], Howitt derives an analytical model for characterizing mutual interference in Bluetooth piconets. Further, the likelihood of a data transmission detrimental collision requiring re-transmission is deduced, and several factors, such as the frequency shift and the relative strength of both signals, are taken into account.

Neben einer Interferenz durch überlappende Piconets kann auch eine Interferenz durch externe Systeme und Geräte in einem Piconet die Übertragungsqualität beeinflussen.In addition to interference from overlapping piconets, interference from external systems and devices in a piconet can also affect transmission quality.

Bekannte Ansätze können in Energiedetektoren, Detektion durch Hypothesentests, informationstheoretische Detektoren und Detektion durch Hidden Markov Modulierung unterschieden werden. Energiedetektion ist aufgrund der geringen Komplexität eine der häufigsten Methoden, um Interferenz zu detektieren. Nach einer Fast Fourier Transformation (FFT) mit N Stützstellen wird die Gesamtleistung des Signals als die Summe der Leistungen an den N Frequenzpunkten und mit einem vordefinierten Schwellwert verglichen. Jedoch hängt dieser Schwellwert weitgehend von dem Rauschpegel ab, der in einem laufenden Betrieb variieren wird, wie es in [13] beschrieben ist. Deshalb nimmt der Gesamterfolg in Umgebungen mit einem starken Rauschanteil ab. Zusätzlich betrachten solche Detektoren lediglich die Gesamtleistung des empfangenen Signals. Eine fehlerhafte Entscheidung wird getroffen, wenn zwei Signale interferieren, ihre Gesamtleistung jedoch kleiner als der Schwellwert ist oder wenn ein einzelnes nutzbares Signal eine Leistung aufweist, die größer ist als der Schwellwert. So ist beispielsweise vorstellbar, dass zwei ggf. unkorrelierte oder gering korrelierte Signale eines Nutzsignalsenders und eines Störers eine Kollision von Datenpaketen auslösen, sich jedoch zumindest teilweise gegenseitig in Amplitude durch Superposition, d. h. Überlagerung, auslöschen. Dies kann dazu führen, dass eine nicht oder lediglich gering erhöhte, jedoch unterhalb eines Leistungs- oder Energieschwellwertes liegende Sendeleistung am Interferenzdetektor feststellbar ist. In anderen Worten kann in diesem Fall die Signalinterferenz an einem Energiedetektor unentdeckt bleiben.Known approaches can be distinguished in energy detectors, detection by hypothesis tests, information-theoretical detectors and detection by Hidden Markov modulation. Energy detection is one of the most common ways to detect interference due to its low complexity. After a Fast Fourier Transformation (FFT) with N nodes, the total power of the signal is compared as the sum of the powers at the N frequency points and with a predefined threshold. However, this threshold depends largely on the level of noise that will vary in a current operation, as described in [13]. Therefore, overall success decreases in high-noise environments. In addition, such detectors only consider the total power of the received signal. An erroneous decision is made when two signals interfere but their total power is less than the threshold or when a single usable signal has a power greater than the threshold. For example, it is conceivable that two possibly uncorrelated or slightly correlated signals of a useful signal transmitter and a jammer trigger a collision of data packets, but at least partially cancel each other out in amplitude by superposition, i. H. Overlay, extinguish. This can lead to a transmission power which is not or only slightly increased but lies below a power or energy threshold value detectable at the interference detector. In other words, in this case the signal interference at an energy detector can go undetected.

Bei einer Detektion durch Hypothesentests kann die Detektion von Interferenz als ein klassisches Detektionsproblem gesehen werden, bei dem die Detektionstheorie genutzt werden kann. Der Funkempfänger evaluiert die Wahrscheinlichkeit zweier Hypothesen: Die Anwesenheit oder die Abwesenheit von Interferenz, was für jede Frequenzlinie bzw. Spektrallinie durchgeführt wird. Die Hypothesenwahrscheinlichkeiten werden dann mit einem Schwellwert mittels einem generalisierten Wahrscheinlichkeitsquotiententests (Likelihood Ratio Test) verglichen, wie es beispielsweise in [14] beschrieben ist. Jedoch kann aufgrund der Komplexität von genutzten Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen (Probability Density Function) (PDF's) eine analytische Auswertung des Schwellwerts praktisch unausführbar sein. Zusätzlich erfordert eine Auswertung der Kanalverhältnisse Kenntnis über die Anzahl der Störer in jeder Frequenzlinie, so dass die Komplexität exponentiell mit der Anzahl der Störer steigen wird.When detected by hypothesis testing, the detection of interference can be seen as a classic detection problem where the detection theory can be used. The radio receiver evaluates the probability of two hypotheses: the presence or absence of interference, which is done for each frequency line or spectral line. The hypothesis probabilities are then compared to a threshold value by a generalized likelihood ratio test, as described, for example, in [14]. However, due to the complexity of Probability Density Function (PDF's) used, an analytical evaluation of the threshold may be practically unworkable. In addition, an evaluation of the channel ratios requires knowledge of the number of interferers in each frequency line so that the complexity will increase exponentially with the number of interferers.

Informationstheoretische Detektoren können die Anzahl der Störer in einer bestimmten Frequenzlinie durch Eigenwertanalyse schätzen, wie es in [15] beschrieben ist. Anstatt einen Energieschwellwert zu schätzen, wird eine Kovarianzmatrix geschätzt, um Eigenwerte zu generieren, die als eine Schätzung der spektralen Leistung dienen. Daraufhin werden informationstheoretische Kriterien genutzt, um die Signalraumdimensionen und somit die Anzahl der Störer zu schlussfolgern. Jedoch definiert die Signalraumdimension den Energieschwellwert, der in Energieverfahren genutzt wird, so dass von solchen Detektoren erwartet wird, dass sie ähnliche Ergebnisse erbringen, wie Energiedetektoren. Information-theoretical detectors can estimate the number of interferers in a given frequency line by eigenvalue analysis, as described in [15]. Instead of estimating an energy threshold, a covariance matrix is estimated to generate eigenvalues that serve as an estimate of the spectral power. Subsequently, information-theoretical criteria are used to conclude the signal space dimensions and thus the number of interferers. However, the signal space dimension defines the energy threshold used in energy processes so that such detectors are expected to provide similar results as energy detectors.

Bei einer Detektion mittels Hidden Markov-Modellierung basiert ein Interferenzdetektor auf Hidden Markov-Ketten, wie es beispielsweise in [16] vorgeschlagen wird. Eine Zustandsgröße repräsentiert die Anzahl möglicher Störer in jeder Frequenzlinie, wobei der erste Zustand lediglich Rauschen, der zweite Zustand Rauschen plus ein Signal, der dritte Zustand Rauschen plus zwei Signale, usw. darstellt. Somit bestimmt die Zustandsfolge für die Markov-Kette den Interferenzstatus jeder Frequenzlinie. Jedoch benötigt das Bestimmen des optimalen Modells für jede Situation große Speicheranforderungen und eine große Komplexität der Berechnung, wie es beispielsweise in [16] beschrieben ist. Zusätzlich sollte eine Übergangsmatrix, die die verschiedenen Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen zwei beliebigen Zuständen bestimmt, vorab bestimmt werden.In hidden Markov modeling detection, an interference detector is based on Hidden Markov chains, as suggested in [16], for example. A state quantity represents the number of possible interferers in each frequency line, where the first state represents only noise, the second state noise plus one signal, the third state noise plus two signals, and so forth. Thus, the state sequence for the Markov chain determines the interference status of each frequency line. However, determining the optimal model for each situation requires large memory requirements and high computational complexity, as described for example in [16]. In addition, a transition matrix that determines the various transition probabilities between any two states should be determined in advance.

Weitere Referenzen sind in
US020050061057A1
US000008295189B2
US000008290100B2
US000007149205B2
WO002008112928A2
US020080192644A1
US020080279093A1
US020080299932A1
JP000S58133060A
JP000S58137337A
JP000H08316996A
JP002002335196A
JP002002353878A
JP002008054303A
JP002009267855A
GB000002451682A
CN000101047486B
CN000101692631B
CN000101697624B
US20090197556A1
US6130907A
US6704378B2
EP2391022A1
angegeben.
Further references are in
US020050061057A1
US000008295189B2
US000008290100B2
US000007149205B2
WO002008112928A2
US020080192644A1
US020080279093A1
US020080299932A1
JP000S58133060A
JP000S58137337A
JP000H08316996A
JP002002335196A
JP002002353878A
JP002008054303A
JP002009267855A
GB000002451682A
CN000101047486B
CN000101692631B
CN000101697624B
US20090197556A1
US6130907A
US6704378B2
EP2391022A1
specified.

Wünschenswert wäre demnach eine Vorrichtung und ein Verfahren, die bzw. das mit verhältnismäßig geringem Rechenaufwand eine zuverlässige Detektion von Signalinterferenzen ermöglicht.It would therefore be desirable to have a device and a method which, with relatively little computational effort, enable a reliable detection of signal interferences.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine zuverlässigere Detektion von Interferenzen in einer funkgestützten Kommunikation zu schaffen.The object of the present invention is therefore to provide an apparatus and a method for a more reliable detection of interference in a radio-based communication.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst.This object is solved by the subject matter of the independent patent claims.

Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, erkannt zu haben, dass obige Aufgabe dadurch gelöst werden kann, dass Ergebnisse und Auswertungen basierend auf Potenzen von Signalkomponenten mit einer Ordnung größer als 2, Rückschlüsse auf eine durch einen interferierenden Sendeknoten erzeugte Signalinterferenz ermöglichen.The core idea of the present invention is to have realized that the above object can be achieved by allowing results and evaluations based on powers of signal components with an order greater than 2, conclusions on a signal interference generated by an interfering transmitting node.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Vorrichtung zur Detektion von Signalinterferenzen eines Empfangssignals eine Prozessoreinrichtung und eine Vergleichseinrichtung. Die Prozessoreinrichtung ist ausgebildet, um eine Potenz einer Komponente des Empfangssignals mit einem Exponenten größer als 2 zu berechnen und ein Ergebnis auszugeben, das auf der Potenz beruht. Die Vergleichseinrichtung ist ausgebildet, um das Ergebnis mit einem vordefinierten Schwellwert zu vergleichen und basierend auf dem Vergleich ein Vergleichsergebnis, beispielsweise eine festgestellte Signalinterferenz, bereitzustellen.According to one exemplary embodiment, a device for detecting signal interferences of a received signal comprises a processor device and a comparison device. The processor device is configured to increase a power of a component of the received signal with an exponent greater than 2 calculate and output a result based on the power. The comparison device is designed to compare the result with a predefined threshold value and to provide a comparison result, for example a detected signal interference, based on the comparison.

Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass eine Signalinterferenz unabhängig von einer Gesamtsendeleistung, die möglicherweise durch mehrere interferierende Sender in einem Frequenzband abgestrahlt wird, feststellbar ist und eine erhöhte Genauigkeit bzw. Aussagesicherheit des Vergleichsergebnisses erhalten werden kann.An advantage of this embodiment is that a signal interference is independent of a total transmission power, which is possibly radiated by a plurality of interfering transmitter in a frequency band, detectable and an increased accuracy or reliability of the comparison result can be obtained.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Further advantageous embodiments are the subject of the dependent claims. Preferred embodiments of the present invention will be explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Detektion von Signalinterferenzen; 1 a schematic representation of a device for the detection of signal interference;

2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die ein weiteres Ausführungsbeispiel ist; 2 a schematic representation of an apparatus which is another embodiment;

3a eine schematische Darstellung eines Bandpassfilters, welches durch eine Software realisiert und basierend auf einem Steuersignal einstellbar ist; 3a a schematic representation of a bandpass filter, which is realized by software and based on a control signal is adjustable;

3b eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die einen Konfigurator und den Schwellwertspeicher aufweist; 3b a schematic representation of a device having a configurator and the threshold memory;

4 Auszüge einer Vorrichtung, bei der die Prozessoreinrichtung ausgebildet ist, eine vorbestimmte Anzahl von Abtastwerten eines komplexwertigen Eingangssignals zu erfassen; 4 Excerpts of a device in which the processor means is adapted to detect a predetermined number of samples of a complex valued input signal;

5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die im Gegensatz zur Vorrichtung aus 4 lediglich einen Signalpfad aufweist; 5 a schematic representation of a device that in contrast to the device from 4 has only one signal path;

6 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Detektion von Signalinterferenzen, die ausgebildet ist, um die Potenz in Form einer Kurtosis der Realteile und der Imaginärteile des komplexen Eingangssignals zu bilden; 6 a schematic representation of a device for detecting signal interference, which is designed to form the power in the form of a kurtosis of the real parts and the imaginary parts of the complex input signal;

7 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Detektion von Signalinterferenzen, die ausgebildet ist, um die Potenz in Form einer Kurtosis der Realteile des komplexen Eingangssignals zu bilden; 7 a schematic representation of a device for detecting signal interference, which is designed to form the power in the form of a kurtosis of the real parts of the complex input signal;

8 eine schematische Darstellung eines simulativen Aufbaus zur Gewinnung von Schwellwerten; 8th a schematic representation of a simulative structure for obtaining thresholds;

9 eine schematische Darstellung eines experimentellen Setups mit einer Vorrichtung mit Laborgeräten zur Bestimmung von Schwellwerten; 9 a schematic representation of an experimental setup with a device with laboratory equipment for the determination of thresholds;

10 einen qualitativen Graphen, an dem an der Abszisse ein SINR in dB und an der Ordinate ein jeweiliger ermittelter Kurtosis-Wert bezeichnet ist zur Gegenüberstellung simulativer und experimenteller Schwellwerte; 10 a qualitative graph on which the abscissa denotes a SINR in dB and on the ordinate a respective determined kurtosis value for the comparison of simulatory and experimental threshold values;

11 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Entscheidungsfindung, ob ein Signal als interferiert, d. h. fehlerhaft, oder nicht interferiert klassifiziert werden kann; 11 a schematic flow diagram of a method for deciding whether a signal can be classified as being interfered, ie faulty or not interfered;

12 einen Graphen mit fünf Datenreihen 96a–e. An der Abszisse des Graphen ist das Interferer-To-Noise-Ratio (INR) in dB aufgetragen. Die Ordinate zeigt eine Wahrscheinlichkeit einer Fehldetektion; 12 a graph with five data series 96a e. The abscissa of the graph plots the interferer-to-noise ratio (INR) in dB. The ordinate shows a probability of misdetection;

13 einen Graphen mit drei Datenreihen 98a–c, die für verschiedene Funkstandards mögliche Kurtosis-Werte variierenden SINR-Werte gegenüberstellt; 13 a graph with three data series 98a -C, which compares possible kurtosis values for varying radio standards with varying SINR values;

14 zeigt eine schematische Darstellung eines Systemmodells zur Beschreibung des empfangenen Signals; 14 shows a schematic representation of a system model for describing the received signal;

15 zeigt eine schematische Darstellung von Kanälen, wie sie beispielsweise durch Bluetooth in dem 2,4 GHz ISM-Band okkupiert werden. 15 shows a schematic representation of channels, as occupied for example by Bluetooth in the 2.4 GHz ISM band.

Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann. Before embodiments of the present invention are explained in more detail in detail with reference to the drawings, it is pointed out that identical, functionally identical or equivalent elements, objects and / or structures in the different figures are provided with the same reference numerals, so that shown in different embodiments Description of these elements is interchangeable or can be applied to each other.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 zur Detektion von Signalinterferenzen. Vorrichtung 10 umfasst eine Prozessoreinrichtung 12, eine Vergleichseinrichtung 14 und einen Schwellwertspeicher 16. Die Prozessoreinrichtung 12 ist ausgebildet, um basierend auf einer Komponente, wie etwa ein Realteil und/oder ein Imaginärteil eines komplexen Empfangssignals, eine Potenz zu berechnen. Die Potenz weist einen Exponenten von größer als 2 auf, bspw. größergleich 2,5, größergleich 2,8, größergleich 3, größergleich 4 oder größergleich 5. Die Prozessoreinrichtung 12 ist ferner ausgebildet, ein Ergebnis, bspw. durch Ausführen von weiteren Rechenschritten, basierend auf der Potenz zu erhalten. Beispielsweise kann das Ergebnis ein von einer Signalleistung des Nutzsignals und/oder des Interferenzsignals unabhängiger Wert sein, der es ermöglicht, eine Signalinterferenz zu detektieren, auch wenn bspw. eine kumulierte Signalleistung von Nutzsignal und Interferenzsignal unterhalb eines Leistungsgrenzwertes ist, so dass eine Interferenzdetektion basierend auf der Signalleistung (Leistungs-, oder Energiedetektoren) keine Signalinterferenz detektieren würde. 1 shows a schematic representation of a device 10 for the detection of signal interference. contraption 10 includes a processor device 12 , a comparison device 14 and a threshold memory 16 , The processor device 12 is configured to calculate a power based on a component, such as a real part and / or an imaginary part of a complex received signal. The power has an exponent of greater than 2, for example, greater than or equal to 2.5, greater than or equal to 2.8, greater than or equal to 3, greater than or equal to 4, or greater than or equal to 5. The processor device 12 is further configured to obtain a result, for example by performing further computing steps, based on the power. For example, the result may be a value independent of a signal power of the useful signal and / or the interference signal, which makes it possible to detect a signal interference, even if, for example, a cumulative signal power of useful signal and interference signal is below a power limit value, so that an interference detection based on the signal power (power or energy detectors) would detect no signal interference.

Alternativ ist ebenfalls vorstellbar, dass die Prozessoreinrichtung 12 ausgebildet, um ein Moment vierter Ordnung, die Kurtosis, eine andere Potenz oder ein anderes zentrales Moment zu berechnen. So kann beispielsweise ein zentrales Moment dritter Ordnung, die auch als Schiefe (Skewness) bezeichnet werden kann, und mithin eine Potenz mit einem Exponenten von 3 berechnet werden. Alternativ kann, möglicherweise unter Gewinnung Detektionsgenauigkeiten auch ein zentrales Moment fünfter oder höherer Ordnung berechnet werden. Alternativ ist ebenfalls vorstellbar, die Potenz mit einem Exponenten in Form einer reellen Zahl, wie beispielsweise 2,1 oder 2,3, 3,5 oder 4,2 zu berechnen. Ein zentrales Moment zweiter Ordnung entspricht einer Signalleistung abzüglich des Mittelwertes des Signals und mithin der Varianz. In anderen Worten entspricht das zweite zentrale Moment damit einem Leistungsmittelwert. Das zentrale Moment der dritten Ordnung kann beispielsweise von additivem weißem Gaußschen Rauschen beeinflusst sein. Dies kann möglicherweise zu einer verringerten Detektionsgenauigkeit führen, jedoch gegenüber der Kurtosis möglicherweise einen verringerten Rechenaufwand aufweisen. Ist beispielsweise das zentrale Moment der dritten Ordnung hinreichend genau, können ein verringerter Rechenaufwand und mithin eine verringerte Anzahl von Rechenoperationen zu Zeit- und Energieeinsparungen führen.Alternatively, it is also conceivable that the processor device 12 designed to compute a fourth-order moment, the kurtosis, another power, or another central moment. For example, a third-order central moment, which can also be called a skewness, and hence a power with an exponent of 3, can be calculated. Alternatively, possibly gaining detection accuracies, a central fifth or higher order moment may also be calculated. Alternatively, it is also conceivable to calculate the power with an exponent in the form of a real number, such as 2.1 or 2.3, 3.5 or 4.2. A second-order central moment corresponds to a signal power minus the mean value of the signal and hence the variance. In other words, the second central moment thus corresponds to an average power value. The central third order moment, for example, may be affected by additive white Gaussian noise. This may possibly lead to a reduced detection accuracy, but may have a reduced computational cost over the kurtosis. For example, if the central third order moment is sufficiently accurate, reduced computational effort and hence reduced number of computational operations can result in time and energy savings.

Eine Potenz mit einem Exponenten größer 2 kann mithin den Informationsgewinn der Signalüberlagerung ermöglichen.A power with an exponent greater than 2 can thus enable the information gain of the signal superposition.

Die Vergleichseinrichtung 14 ist ausgebildet, um das Ergebnis der Prozessoreinrichtung 12 mit einem vordefinierten Schwellwert zu vergleichen, so dass ein Signalinterferenzdetektionsergebnis abhängig von dem Vergleich erhalten werden kann. In anderen Worten kann ein Vergleichsergebnis Rückschlüsse auf eine Überlagerung eines Nutzsignals mit einem Interferenzsignal liefern, wenn das Ergebnis größergleich oder kleinergleich dem vordefinierten Schwellwert ist. Das Signalinterferenzergebnis kann bspw. von einer weiteren Einrichtung oder Vorrichtung genutzt werden, um Aktionen basierend auf Signalinterferenzergebnis abzuleiten, wie etwa einen Alarm oder eine Signalisierung (Warnung) für andere Kommunikationspunkte.The comparison device 14 is designed to be the result of the processor device 12 with a predefined threshold, so that a signal interference detection result can be obtained depending on the comparison. In other words, a comparison result can provide conclusions about a superimposition of a useful signal with an interference signal if the result is greater than or equal to the predefined threshold value. The signal interference result may, for example, be used by another device or device to derive actions based on signal interference result, such as alarm or signaling (warning) for other communication points.

Das Empfangssignal kann beispielsweise von einer Empfangseinrichtung 18, wie etwa eine Antenne zum Empfangen eines drahtlos übermittelten Signals, oder einem Kabel, wie etwa einem Koaxialkabel, zum Empfangen eines drahtgebundenen Signals erhalten werden. Das drahtgebundene Signal kann bspw. von einer an einer anderen Position befindlichen Empfangseinrichtung drahtlos empfangen der Prozessoreinrichtung über eine draht- oder kabelgebundene Verbindung zwischen der Empfangseinrichtung und der Prozessoreinrichtung bereitgestellt werden.The received signal can, for example, from a receiving device 18 , such as an antenna for receiving a wirelessly transmitted signal, or a cable, such as a coaxial cable, for receiving a wired signal. For example, the wired signal may be wirelessly received by a receiving device located at another position of the processor device via a wired or wired connection between the receiving device and the processor device.

Der Schwellwertspeicher 16 ist ausgebildet, den vordefinierten Schwellwert zu speichern, so dass der vordefinierte Schwellwert von der Vergleichseinrichtung 14 erhalten werden kann, um den Vergleich auszuführen. Der Schwellwertspeicher kann mehrere vordefinierte Schwellwerte aufweisen, die bspw. basierend auf verschiedenen Szenarien und/oder verschiedene Empfangs-, Übertragungs- oder Interenzarten des Empfangssignals vordefiniert sind.The threshold memory 16 is configured to store the predefined threshold value, such that the predefined threshold value is determined by the comparison device 14 can be obtained to perform the comparison. The threshold memory may have a plurality of predefined threshold values, which are predefined, for example, based on different scenarios and / or different reception, transmission or interference types of the received signal.

So können bspw. verschiedene Schwellwerte für eine Interferenz eines zu empfangenen Bluetooth-Signals, oder eines zu empfangenen WLAN-Signals auf dem Schwellwertspeicher gespeichert sein. Alternativ oder zusätzlich können bspw. verschiedene Schwellwerte für verschiedene Szenarien einer Kommunikationsumgebung, bspw. eine Industrie- oder Lagerhalle auf dem Schwellwertspeicher gespeichert sein, die Schwellwerte abhängig davon, ob die Lagerhalle voll, d. h., es finden viele Reflektionen von Funksignalen statt, oder leer, d. h., es ein Funksignal wird ggf. weniger oft reflektiert, ist.Thus, for example, various threshold values for interference of a Bluetooth signal to be received, or of a WLAN signal to be received, can be stored on the threshold value store. alternative or additionally, for example, different thresholds for different scenarios of a communication environment, for example an industrial or warehouse, may be stored on the threshold memory, the threshold values depending on whether the warehouse is full, ie, many reflections of radio signals take place, or empty, ie It may reflect a radio signal that is less often reflected.

Vorrichtung 10 ermöglicht es unter anderem, eine Interferenz von externen, d. h. einem jeweiligen Koexistenzmanagementsystem fremden Quellen, wie etwa Mobiltelefone oder anderen elektronischen Geräten oder anderen Piconets, die eventuelle nicht in ein jeweiliges Koexistenzmanagementkonzept eingetragen sind, zu detektieren. In anderen Worten kann eine normalisierte Kumulante vierter Ordnung, die sogenannte Kurtosis, genutzt werden, um die Interferenzstärke in verschiedenen Interferenzszenarien zu charakterisieren.contraption 10 makes it possible, inter alia, to detect interference from external sources, that is to say from a respective coexistence management system, such as mobile telephones or other electronic devices or other piconets, which may not be entered in a respective coexistence management concept. In other words, a normalized fourth order cumulant, the so-called kurtosis, can be used to characterize the interference intensity in different interference scenarios.

Vorrichtung 10 ermöglicht es somit, in einem beliebigen Empfangssignal die Überlagerung und somit Interferenz von mehreren Sendesignalen zu detektieren. Durch die in nachfolgenden Ausführungen beschriebenen mathematischen Vorgehensweisen kann eine auftretende Interferenz im Gegensatz zu bekannten Systemen nicht nur vermutet werden, beispielsweise bei Überschreitung eines Sendeleistungsschwellwertes, sondern die Interferenz selbst kann durch Identifizierung der Signalüberlagerungen detektiert werden.contraption 10 thus makes it possible to detect the superimposition and thus interference of several transmission signals in any received signal. By virtue of the mathematical procedures described in the following, in contrast to known systems, interference that occurs can not only be suspected, for example if a transmission power threshold value is exceeded, but the interference itself can be detected by identifying the signal overlays.

Wird Vorrichtung 10 beispielsweise eingesetzt, um Interferenzen in einem drahtlosen lokalen Netzwerk (Wireless Local Area Network – WLAN) zur Interferenzdetektion eingesetzt, kann beispielsweise ein in dem Schwellwertspeicher 16 hierfür hinterlegter vordefinierter Schwellwert niedriger sein als bei einem Bluetooth-System. Eine erhöhte Mediumbandbreite kann zu einem kleineren vordefinierten Schwellwert bei gleicher angestrebter Bitfehlerrate führen. Bei einem WLAN gemäß IEEE 802.11G können Kanäle eine Bandbreite von 20 MHz aufweisen. Demgegenüber steht eine Bandbreite eines Bluetooth-Geräts von 1 MHz.Will device 10 For example, when used to detect interference in a wireless local area network (WLAN) for interference detection, one may be in the threshold memory 16 stored predefined threshold be lower than in a Bluetooth system. An increased medium bandwidth can lead to a smaller predefined threshold value for the same desired bit error rate. For a WLAN according to IEEE 802.11G For example, channels may have a bandwidth of 20 MHz. In contrast, there is a bandwidth of a Bluetooth device of 1 MHz.

Das Gesamtsystem erlaubt es selbst Interferenzen mit relativ niedriger spektralen Leistungsdichte zu detektieren.The overall system allows itself to detect interferences with a relatively low spectral power density.

Die Profilkurven zwischen einem SINR-Grenzwert und der Potenz können beispielsweise erstellt werden, indem beispielhafte Signalvektoren in Software, wie etwa MATLAB eingegeben und die Potenz, bspw. ein zentrales Moment mit einer Ordnung von größer als 2, des Vektors bzw. der Vektoren berechnet wird, wie es bspw. in der 8 gezeigt ist. Alternativ können die Profilkurven auch experimentell ermittelt werden, wie es in der 9 dargestellt ist.For example, the profile curves between a SINR threshold and the power can be constructed by inputting example signal vectors in software such as MATLAB and calculating the power, eg, a central moment with an order greater than 2, of the vector (s) , as it is, for example, in the 8th is shown. Alternatively, the profile curves can also be determined experimentally, as in the 9 is shown.

Da viele Mobilfunkstandards, wie beispielsweise GSM oder Bluetooth eine dynamische Einstellung der Sendeleistung erlauben, um beispielsweise bei einer guten Empfangsqualität mit einer geringeren Sendeleistung senden zu können und mithin Energie in beispielsweise mobilen Geräten einzusparen, um beispielsweise Gerätelaufzeiten zu verlängern, ist vorstellbar, dass eine Überlagerung zweier Sendesignale mit jeweils geringer Leistung zu einer Interferenz bzw. einer Datenkollision und mithin eines Verlustes eines Datenpaketes führen kann, eine gemeinsame Sendeleistung der beiden Sendesignale jedoch unterhalb des vordefinierten Leistungs- oder Energieschwellwertes liegt.Since many mobile radio standards, such as GSM or Bluetooth allow a dynamic adjustment of the transmission power to send, for example, with a good reception quality with a lower transmission power and thus save energy in, for example, mobile devices, for example, to extend device lifetimes, it is conceivable that an overlay two transmission signals, each with low power to an interference or a data collision and thus a loss of a data packet can lead, however, a common transmission power of the two transmission signals is below the predefined power or Energieschwellwertes.

Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass durch eine Potenz einer Komponente des Empfangssignals mit einem Exponenten größer als 2 eine Signalinterferenzdetektion unabhängig von einer Leistung eines Nutzsignals und/oder einer Interferenz ermöglicht werden kann, so dass eine zuverlässige Signalinterferenzdetektion durchführbar ist. Zuverlässig bedeutet in dieser Hinsicht, dass eine Signalinterferenz, die bspw. zu einer Kollision von Datenpaketen führen kann, auch erkannt werden kann, wenn bspw. eine Sendeleistung von Nutzsignalsender und/oder Störer unterhalb eines Schwellwertes liegen, der auf einer maximalen Signalleistung basiert.An advantage of this embodiment is that by a power of a component of the received signal with an exponent greater than 2 signal interference detection can be made independent of a power of a desired signal and / or interference, so that a reliable signal interference detection is feasible. Reliable means in this regard that a signal interference, which may, for example, lead to a collision of data packets, can also be detected if, for example, a transmission power of Nutzsignalsender and / or interferers are below a threshold based on a maximum signal power.

Neben der oben beschriebenen Erhöhung der Zuverlässigkeit von Funksystemen, können auch Anwendungen im Bereich des Cognitive Radio (CR) von dieser Form der Interferenzdetektion profitieren. Cognitive Radio ist ein Verfahren, bei dem ein drahtlos arbeitendes Kommunikationsgerät seine Umgebung wahrnimmt und opportunistisch auf das kurzzeitig nicht benutzte Spektrum zugreift. Hierbei muss ein CR erkennen, wenn ein primärer Nutzer sein lizenziertes Frequenzband wieder beansprucht und das beanspruchte Band unmittelbar wieder freigegeben, ohne dass störende Interferenzen entstehen.In addition to the above-described increase in the reliability of radio systems, applications in the field of cognitive radio (CR) can benefit from this form of interference detection. Cognitive radio is a process whereby a wireless communication device perceives its environment and opportunistically accesses the unused spectrum. In this case, a CR must recognize when a primary user reclaims its licensed frequency band and immediately releases the claimed band without disturbing interference.

Bisherige CR-Ansätze setzen hierbei entweder auf eine Datenbankabfrage (TV White Space Devices) – in welcher alle aktuell freien Frequenzbereiche hinterlegt sind – oder auf Spectrum Sensing, bei welchem der Kanal vor dem eigentlichen Senden auf einen primären Nutzer geprüft wird. Dennoch kann es bei Nutzung von Spectrum Sensing zu Interferenzen mit dem primären Nutzer kommen. Gründe hierfür finden sich im sogenannten Hidden-Terminal-Problem oder dem gleichzeitigen oder kurzzeitig versetzten Beginn der Funkübertragung des primären Nutzers und CRs.Previous CR approaches rely either on a database query (TV White Space Devices) - in which all currently available frequency ranges are deposited - or on Spectrum Sensing, in which the channel is checked before the actual transmission to a primary user. However, using Spectrum Sensing may interfere with the primary user. Reasons for this can be found in so-called hidden terminal problem or the simultaneous or short staggered beginning of the radio transmission of the primary user and CRs.

Abhilfe kann hierbei ein Netzwerk von CRs, welches mit der oben beschriebenen Interferenzdetektion ausgestattet ist, schaffen. Durch diese können die anderen CRs während der Übertragung eine Interferenz erkennen, und somit frühzeitig den Kanal dem primären Nutzer freigeben.This can be remedied by creating a network of CRs equipped with the interference detection described above. These allow the other CRs to detect interference during transmission, thereby enabling early release of the channel to the primary user.

Ferner sind Anwendungen in der Medizintechnik oder im industriellen Umfeld, wie etwa in der Maschinensteuerung, die hohe Anforderungen an eine zuverlässige Datenübermittlung stellen kann, realisierbar.Furthermore, applications in medical technology or in the industrial environment, such as in the machine control, which can make high demands on a reliable data transmission feasible.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 20, die ein weiteres Ausführungsbeispiel ist. Vorrichtung 20 weist die Prozessoreinrichtung 12 auf, die ein Bandpassfilter 22 mit einer veränderlichen bzw. einstellbaren Bandbreite und eine Berechnungseinrichtung 24 umfasst. Ferner weist Vorrichtung 20 einen Konfigurator 26 auf, der mit der Prozessoreinrichtung 12 bzw. dem Bandpassfilter 22 verbunden ist. Der Konfigurator 26 ist für einen ersten oder einen zweiten Drahtloskommunikationsstandard konfigurierbar und ausgebildet, um abhängig von der Konfiguration auf den ersten oder den zweiten Drahtloskommunikationsstandard einen ersten vordefinierten Schwellwert oder einen zweiten vordefinierten Schwellwert, der sich von dem ersten vordefinierten Schwellwert unterscheiden kann, an die Vergleichseinrichtung 14 zu liefern. 2 shows a schematic representation of a device 20 which is another embodiment. contraption 20 has the processor device 12 on which is a bandpass filter 22 with a variable bandwidth and a calculator 24 includes. Further, device 20 a configurator 26 on top of that with the processor device 12 or the bandpass filter 22 connected is. The configurator 26 is configurable and configured for a first or a second wireless communication standard, depending on the configuration on the first or the second wireless communication standard, a first predefined threshold or a second predefined threshold, which may differ from the first predefined threshold, to the comparator 14 to deliver.

Unterschiedliche Drahtloskommunikationsstandards können bspw. Bluetooth- oder Wireless Local Area Network-(WLAN-) sein und Kommunikationsvorschriften bereitstellen, die eine drahtlose Übermittlung von Signalen in verschiedenen Frequenzbereichen und/oder Bandbreiten definieren. So kann ein Kanal bspw. im Bluetooth-Standard, wie es schematisch in der 15 dargestellt ist, innerhalb des ISM-Bandes bei ca. 2,4 GHz in einem von 79 Kanälen mit einer Bandbreite von ca. 1 MHz eingerichtet sein. Alternativ kann WLAN, bspw. durch die Standards 802.11b, g oder n , Bereiche des gleichen Frequenzbandes mit Kanälen in einer Bandbreite von bspw. 20, 40 oder 80 MHz nutzen. Das Bandpassfilter 22 kann ferner auch bezüglich einer Mittenfrequenz einstellbar sein, d. h., dass durch ein Verschieben der Mittenfrequenz des Filters ein veränderliches Teilfrequenzband aus einem Gesamtspektrum herausgefiltert wird, bspw. in Form einer Kanalselektion eines Drahtloskommunikationsstandards.Different wireless communication standards may be, for example, Bluetooth or Wireless Local Area Network (WLAN) and may provide communication rules that define wireless transmission of signals in different frequency ranges and / or bandwidths. For example, a channel can be Bluetooth standard, as shown schematically in the 15 is set up within the ISM band at about 2.4 GHz in one of 79 channels with a bandwidth of about 1 MHz. Alternatively, WLAN, for example. Through the Standards 802.11b, g or n , Areas of the same frequency band with channels in a bandwidth of, for example, 20, 40 or 80 MHz use. The bandpass filter 22 can also be adjustable with respect to a center frequency, that is, by shifting the center frequency of the filter, a variable sub-frequency band is filtered out of an overall spectrum, for example. In the form of a channel selection of a wireless communication standards.

Der Konfigurator 26 ist für den ersten oder den zweiten Drahtloskommunikationsstandard basierend auf einer Benutzereingabe an einem Input-Interface 28 oder durch Analyse des Empfangssignals automatisch konfigurierbar. So kann bspw. eine Eingabe an einem Input-Terminal 28 durch einen Benutzer eine Konfiguration des Konfigurators 26 auslösen. Alternativ kann der Konfigurator 26 bspw. eine Analyse des Empfangssignals auf genutzte Frequenzbänder oder verwendete Bandbreiten durchführen.The configurator 26 is for the first or the second wireless communication standard based on a user input on an input interface 28 or automatically configurable by analysis of the received signal. Thus, for example, an input to an input terminal 28 by a user a configuration of the configurator 26 trigger. Alternatively, the configurator 26 For example, perform an analysis of the received signal for used frequency bands or bandwidths used.

Basierend auf der Konfiguration des Konfigurators 26 auf den ersten oder den zweiten Drahtloskommunikationsstandard ist der Konfigurator 26 ausgebildet, das Bandpassfilter 22 auf eine erste oder eine zweite Bandbreite einzustellen, so dass ein mit dem Bandpassfilter 22 gefiltertes Empfangssignal im Wesentlichen lediglich in Frequenzbereichen, in denen eine Interferenzdetektion durchgeführt werden soll, Signalanteile aufweist. Das Bandpassfilter 22 kann in Software oder in Hardware realisiert sein und bspw. ein Filter mit variabler Bandbreite oder eine Kombination aus zumindest zwei Filtern mit fester oder variabler Bandbreite sein. Der Konfigurator 26 und der Schwellwertspeicher 16 können auch in einer gemeinsamen Vorrichtung 32 angeordnet sein.Based on the configuration of the configurator 26 the first or second wireless communication standard is the configurator 26 trained, the bandpass filter 22 to set to a first or a second bandwidth, so that one with the bandpass filter 22 filtered received signal substantially only in frequency ranges in which an interference detection is to be performed, having signal components. The bandpass filter 22 may be implemented in software or hardware, and may be, for example, a variable bandwidth filter or a combination of at least two fixed or variable bandwidth filters. The configurator 26 and the threshold memory 16 can also work in a common device 32 be arranged.

Die Berechnungseinrichtung 24 ist ausgebildet, um die Potenzen, um basierend auf der mit dem Bandpassfilter 22 gefilterten Komponente die Potenz zu berechnen, um das Ergebnis zu erhalten.The calculation device 24 is designed to use the powers to be based on the bandpass filter 22 filtered component to calculate the power to obtain the result.

Vorteilhaft dieser Ausführungsform ist, dass in einer Kommunikationsumgebung, in welcher mehrere Drahtloskommunikationsstandards für eine Kommunikation verwendet werden, die Signalinterferenz für mehrere oder alle verwendeten Drahtloskommunikationsstandards detektierbar sein können. So kann bspw. ein Störer durch eine ausgesendete Interferenz den Empfang eines WLAN-Datenpaketes in einem Umfang, der unterhalb des für den WLAN-Standard vordefinierten ersten Schwellwertes liegt, und den Empfang eines Bluetooth-Datenpaketes in einem Umfang, der oberhalb eines zweiten vordefinierten Schwellwertes liegt, durch Interferenz stören, so dass für die WLAN oder die Bluetooth-Kommunikation ein entsprechendes Vergleichsergebnis, aus dem bspw. ein Alarmsignal abgeleitet werden kann, erhalten wird.It is advantageous in this embodiment that in a communication environment in which multiple wireless communication standards are used for communication, signal interference may be detectable for multiple or all wireless communication standards used. Thus, for example, a disturber can send out a WLAN data packet to an extent that lies below the predefined for the WLAN standard first threshold value, and the reception of a Bluetooth data packet in a scope that is above a second predefined threshold value by a transmitted interference interferes with interference, so that for the WLAN or the Bluetooth communication, a corresponding comparison result from which, for example, an alarm signal can be derived is obtained.

3a zeigt eine schematische Darstellung eines Bandpassfilters 22, welches durch eine Software realisiert und basierend auf einem Steuersignal, bspw. von dem Konfigurator, einstellbar ist. 3a shows a schematic representation of a bandpass filter 22 which is realized by software and based on a control signal, for example. By the configurator, adjustable.

3b zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung 32, die den Konfigurator 26 und den Schwellwertspeicher 16 aufweist. Die Vorrichtung 32 ist bspw. ausgebildet, um basierend auf einer Benutzereingabe an dem Input-Interface 28 ein Wahlelement 34, bspw. einen Schalter, zu verstellen. Das Wahlelement 34 ist ausgebildet, um einen Signalpfad mit einem ersten Element 36a, das eine Auswahl der ersten Bandbreite anzeigt, und/oder einen Signalpfad mit einem zweiten Element 36b, das eine Auswahl der zweiten Bandbreite anzeigt, zu schließen. Alternativ oder zusätzlich können beide Signalpfade gemeinsam geschlossen werden, wenn bspw. eine dritte Bandbreite eine Kombination aus der ersten Bandbreite und der zweiten Bandbreite ist. Über den Signalpfad kann der erste, zweite oder ggf. ein dritter vordefinierter Schwellwert erhalten und der Vergleichseinrichtung bereitgestellt werden. 3b shows a schematic representation of the device 32 that the configurator 26 and the threshold memory 16 having. The device 32 is for example designed to be based on user input at the input interface 28 a choice element 34 , for example, a switch to adjust. The choice element 34 is configured to form a signal path with a first element 36a indicating a selection of the first bandwidth and / or a signal path having a second element 36b indicating a selection of the second bandwidth to close. Alternatively or additionally, both signal paths can be closed together if, for example, a third bandwidth is a combination of the first bandwidth and the second bandwidth. The first, second or possibly a third predefined threshold value can be obtained via the signal path and provided to the comparison device.

Der Konfigurator oder die Vorrichtung 32 können ganz oder teilweise in Software realisiert sein, so dass bspw. ein Signalpfad eine Abfrage eines jeweiligen vordefinierten Schwellwertes aus einem Speicherbaustein ist und/oder das Schalterelement Programmcode zur Unterscheidung eines von dem Input-Interface empfangenen Signals umfasst.The configurator or the device 32 may be implemented wholly or partly in software, so that, for example, a signal path is a query of a respective predefined threshold value from a memory module and / or the switch element comprises program code for distinguishing a signal received from the input interface.

4 zeigt Auszüge einer Vorrichtung 40, bei der die Prozessoreinrichtung 12 ausgebildet ist, eine vorbestimmte Anzahl von Abtastwerten eines komplexwertigen Eingangssignals zu erfassen. Die Abtastwerte können bspw. durch Abtastung eines analogen Signaleinganges der Prozessoreinrichtung 12 oder durch Analog-Digital-Wandlung des komplexwertigen Eingangssignals in einer Vorverarbeitungseinrichtung, die die Analog-Digital gewandelten Werte der Prozessoreinrichtung 12 bereitstellt, erhalten werden. Eine vorbestimmte Anzahl von Abtastwerten kann bspw. eine Sendedauer eines Datenpaktes eines Drahtloskommunikationsstandards multipliziert mit einer Abtastrate oder Teile oder Vielfache der Sendedauer eines Datenpaktes eines Drahtloskommunikationsstandards multipliziert mit einer Abtastrate sein. So kann bspw. ein Datenpaket, das über Bluetooth gesendet wird, eine Länge von 625 Bits aufweisen. Wird ein Zeitfenster von bspw. 272 μs mit einer Rate von 110 MHz abgetastet, so können bspw. 30.000 Abtastwerte erhalten werden. 4 shows excerpts of a device 40 in which the processor device 12 is configured to detect a predetermined number of samples of a complex-valued input signal. The samples may be, for example, by sampling an analog signal input of the processor device 12 or by analog-to-digital conversion of the complex-valued input signal in a preprocessing device which converts the analog-to-digital converted values of the processor device 12 to be obtained. For example, a predetermined number of samples may be a transmission duration of a data packet of a wireless communication standard multiplied by a sampling rate, or parts or multiples of the transmission duration of a data packet of a wireless communication standard multiplied by a sampling rate. Thus, for example, a data packet sent via Bluetooth can have a length of 625 bits. If a time window of, for example, 272 μs is sampled at a rate of 110 MHz, then, for example, 30,000 sample values can be obtained.

Die Prozessoreinrichtung 12 umfasst einen Realteilbilder 38 und einen Imaginärteilbilder 42. Der Realteilbilder 38 ist ausgebildet, um Realteile der Abtastwerte zu erhalten, auf deren Basis in einem Realteilpfad 44a Rechenoperationen durchgeführt werden können. Der Imaginärteilbilder 42 ist ausgebildet, um Imaginärteile der Abtastwerte zu erhalten, auf deren Basis in einem Imaginärteilpfad 44b Rechenoperationen durchgeführt werden können.The processor device 12 includes a real part image 38 and an imaginary part picture 42 , The real part pictures 38 is designed to obtain real parts of the samples based on which in a real part path 44a Arithmetic operations can be performed. The imaginary part pictures 42 is adapted to obtain imaginary parts of the samples based on which in an imaginary part path 44b Arithmetic operations can be performed.

Die Prozessoreinrichtung 12 ist ausgebildet, um basierend auf den erhaltenen Realteilen in einem Potenzierer 46a eine Normierungspotenz der Realteile mit einem Exponenten von 2 zu bilden. Die Normierungspotenz kann auf dem Exponenten der Potenz der Komponente basieren oder unabhängig davon gewählt sein. Beispielsweise kann die Normierungspotenz dem Exponenten der Potenz dividiert durch zwei entsprechen. Die Prozessoreinrichtung 12 ist ferner ausgebildet, um basierend auf den erhaltenen Realteilen in einem Potenzierer 48a die Potenz mit dem Exponenten von größer als 2 zu erhalten, so dass eine Mehrzahl von potenzierten Realteilen erhalten wird.The processor device 12 is designed to be based on the obtained real parts in a potentizer 46a to form a normalization power of the real parts with an exponent of 2. The normalization power may be based on the exponent of the power of the component or chosen independently. For example, the normalization power may correspond to the exponent of the power divided by two. The processor device 12 is further configured to be based on the obtained real parts in a potentizer 48a To obtain the power with the exponent of greater than 2, so that a plurality of potentiated real parts is obtained.

Die Prozessoreinrichtung 12 umfasst ferner einen Summierer 52a und einen Summierer 54a in dem Realteilpfad 44a. Der Summierer 52a ist ausgebildet, um die Normierungspotenzen aufzusummieren und eine Summer der Normierungspotenzen zu erhalten. Der Summierer 52a ist ferner ausgebildet, um die erhaltene Summe durch die vorbestimmte Anzahl an Abtastwerten zu dividieren.The processor device 12 further comprises a summer 52a and a summer 54a in the real part path 44a , The summer 52a is designed to sum up the normalization powers and to obtain a summer of the normalization powers. The summer 52a is further configured to divide the obtained sum by the predetermined number of samples.

Der Summierer 54a ist ausgebildet, um eine Summe der Mehrzahl an potenzierten Abtastwerte, d. h. der Realteile, zu erhalten. Das bedeutet, dass die Potenz basierend auf der Summe, die von dem Summierer 54a geliefert wird, erhalten werden kann. Der Summierer 54a ist ferner ausgebildet, um die erhaltene Summe durch die vordefinierte Anzahl an Abtastwerten zu dividieren. Die dividierte Summe des Summierers 54a kann einen Mittelwert der Abtastwerte, d. h. der Realteile, sein, wenn das Empfangssignal einen Mittelwert aufweist. Wenn ein störungsfreies Signal bspw. Mittelwertfrei gesendet wird, wie es bspw. bei Drahtloskommunikationsstandard erfolgen kann, so kann ein empfängerseitig erhaltener Mittelwert dahingehend interpretiert werden, dass das gesendete Signal eine Interferenz erfahren hat. Die Summierer 52a und 54a sind ferner ausgebildet, um eine Abweichung eines potenzierten Realteils oder Normierungsquotienten von dem jeweils erhaltenen Mittelwert zu bestimmen. In anderen Worten kann eine Abweichung basierend auf der Potenz erhalten werden.The summer 54a is designed to obtain a sum of the plurality of amplified samples, ie the real parts. This means that the power is based on the sum supplied by the summer 54a is delivered can be obtained. The summer 54a is further configured to divide the sum obtained by the predefined number of samples. The divided sum of the totalizer 54a may be an average of the samples, ie the real parts, if the received signal has an average value. If an interference-free signal, for example, is transmitted without a mean value, as can be done, for example, in the case of the wireless communication standard, then a mean value obtained on the receiver side can be interpreted to mean that the transmitted signal has been subject to interference. The summers 52a and 54a are further configured to determine a deviation of a raised real part or normalization quotient from the respectively obtained average value. In other words, a deviation based on the power can be obtained.

Der Realteilpfad 44a umfasst ferner eine Quotienteneinrichtung 56a, die ausgebildet ist, um einen Realteilquotienten basierend auf den Summen der Summierer 52a und 54a zu bilden. In anderen Worten können die Summen der Summierer 52a und 52b in ein Verhältnis zueinander gesetzt werden. Bspw. kann durch Dividieren der Potenz durch die Normierungspotenz eine Normierung der Potenz erhalten werden. Eine Normierungspotenz mit einem Wert von 2 ermöglicht eine Normierung der Potenz bezüglich der Leistung des Empfangssignals, so dass das Ergebnis basierend auf dem Realteilquotienten von der Signalleistung unabhängig sein kann. Alternativ kann der Realteilquotienten bspw. auch eine Division der Normierungspotenz durch die Potenz umfassen.The real part path 44a further comprises a quotient device 56a , which is designed to be a real-part quotient based on the sums of the summers 52a and 54a to build. In other words, the sums of the summers 52a and 52b be set in relation to each other. For example. By dividing the power by the normalization power, a normalization of the power can be obtained. A normalization power with a value of 2 enables normalization of the power with respect to the power of the received signal, so that the result based on the real part quotient can be independent of the signal power. Alternatively, the real part quotient may, for example, also include a division of the normalization power by the power.

Der Realteilpfad 44a umfasst einen Quadrierer 58a, der ausgebildet ist, einen Quadratwert basierend auf dem Realteilquotienten bilden, d. h., den Realteilquotienten zu quadrieren.The real part path 44a includes a squarer 58a which is adapted to form a square value based on the real part quotient, ie to square the real part quotient.

Der Imaginärteilpfad 44b ist äquivalent zu dem Realteilpfad 44a aufgebaut und umfasst einen Potenzierer 46b, der ausgebildet ist, die Normierungspotenzen der Imaginärteile zu bilden, einen Potenzierer 48b, der ausgebildet ist, die Potenzen basierend auf den Imaginärteilen zu bilden, einen Summierer 52b und einen Summierer 54b, die ausgebildet sind, die Potenzen bzw. Normierungspotenzen zu addieren bzw. einen Mittelwert zu bilden oder eine Abweichung zwischen den Potenzen oder Normierungspotenzen und den entsprechenden Mittelwerten zu bestimmen. Der Imaginärteilpfad 44b umfasst ferner eine Quotienteneinrichtung 56b, die ausgebildet ist, um einen Imaginärteilquotienten basierend auf den Summen der Summierer 52b und 54b zu bilden. Der Imaginärteilpfad 44b umfasst einen Quadrierer 58b, der ausgebildet ist, einen Quadratwert basierend auf dem Imaginärteilquotienten bilden, d. h., den Imaginärteilquotienten zu quadrieren.The imaginary part path 44b is equivalent to the real part path 44a constructed and includes a potentizer 46b , which is designed to form the normalization powers of the imaginary parts, a potentizer 48b which is adapted to form the powers based on the imaginary parts, a summer 52b and a summer 54b , which are designed to add the powers or normalization powers or to form a mean value or to determine a deviation between the powers or normalization powers and the corresponding mean values. The imaginary part path 44b further comprises a quotient device 56b , which is designed to be an imaginary part quotient based on the sums of the summers 52b and 54b to build. The imaginary part path 44b includes a squarer 58b which is adapted to form a square value based on the imaginary part quotient, ie to square the imaginary part quotient.

Die Potenzierer 46a und 48a, die Summierer 52a und 54a und der Quotienteneinrichtung 56a bilden einen Berechnungspfad 65a. Ferner bilden die Potenzierer 46b und 48b, die Summierer 52b und 54b und der Quotienteneinrichtung 56b bilden einen Berechnungspfad 65b. Alternative Ausführungsformen weisen alternative Komponenten der der Berechnungspfade auf, wie es in nachfolgenden Ausführungsbeispielen gezeigt ist.The potentizers 46a and 48a , the summers 52a and 54a and the quotient facility 56a form a calculation path 65a , Furthermore, the potentizers form 46b and 48b , the summers 52b and 54b and the quotient facility 56b form a calculation path 65b , Alternative embodiments have alternative components of the calculation paths, as shown in subsequent embodiments.

Die Prozessoreinrichtung 12 umfasst einen Addierer 62, der ausgebildet ist, um den Quadratwert des ersten und den Quadratwert des zweiten Quadrierers 58a und 58b zu addieren, so dass die Zwischenwerte des Realteilpfades und des Imaginärteilpfades zusammengeführt sind und eine Summe der Quadratwerte erhalten werden kann. Die Prozessoreinrichtung 12 umfasst ferner einen Wurzelbilder, der ausgebildet ist, um eine Wurzel der Summe des Addierers 62 zu erhalten, wobei der Wurzelwert das Ergebnis ist, welches der Vergleichseinrichtung 14 geliefert wird. Durch bilden der Wurzel kann eine Dimension der Quotienten, die von den Quotientenbildern 56a und 56b durch die Bildung der Quadratwerte in den Quadrierern erhalten werden wiederhergestellt werden.The processor device 12 includes an adder 62 , which is adapted to the square of the first and the square of the second squarer 58a and 58b so that the intermediate values of the real part path and the imaginary part path are merged and a sum of the square values can be obtained. The processor device 12 further comprises a root image formed to be a root of the sum of the adder 62 where the root value is the result of the comparison device 14 is delivered. By forming the root can be a dimension of the quotients obtained from the quotient images 56a and 56b to be recovered by forming the square values in the squarers.

Alternative Ausführungsbeispiele zeigen Vorrichtungen, die entweder den Realteilpfad oder den Imaginärteilpfad ganz oder teilweise aufweisen. Diese Ausführungsbeispiele weisen teilweise modifizierte Realteilpfade oder Imaginärteilpfade auf, die das Ergebnis aus dem jeweiligen Quotientenbilder 56a oder 56b erhalten. Durch die Abwesenheit des jeweils anderen Pfades 44a oder 44b kann eine Quadrierung im Quadrierer 58a oder 58b, sowie die Summenbildung im Addierer 62 und die Wurzelbildung im Wurzelbilder 64 entfallen.Alternative embodiments show devices that have all or part of the real part path or the imaginary part path. These embodiments have partially modified real subpaths or imaginary subpaths that produce the result from the respective quotient images 56a or 56b receive. By the absence of the other path 44a or 44b can be a squaring in the squarer 58a or 58b , as well as the summation in the adder 62 and rooting in the root image 64 omitted.

Gegenüber diesen Ausführungsformen hat Vorrichtung 40 zu Vorteil, dass durch die Auswertung der Realteile und Imaginärteile der Abtastwerte eine gegenüber einer Betrachtung der Realteile oder Imaginärteile vergrößerte Stichprobe der Abtastwerte betrachtet, d. h. ausgewertet werden kann. Im Gegenzug kann ein Rechenaufwand der Prozessoreinrichtung 12 verringert sein, wenn die Prozessoreinrichtung 12 lediglich den Realteilpfad oder den Imaginärteilpfad ganz oder teilweise umfasst.Compared to these embodiments has device 40 to the advantage that, by evaluating the real parts and imaginary parts of the samples, a sample of the sampled values which is larger than a view of the real parts or imaginary parts can be considered, ie evaluated. In return, a computing effort of the processor device 12 be reduced when the processor device 12 includes only the real part path or the imaginary part path wholly or partially.

Alternative Ausführungsbeispiele zeigen eine Normierungspotenz die innerhalb einer Toleranz von kleinergleich ±10%, ±15% oder ±20% bezüglich des Exponenten der Potenz der Komponente dividiert durch zwei liegt. Ist die Potenz der Komponente bspw. 3, so kann die Normierungspotenz bei einer Toleranz von ±10% bspw. in einem Bereich zwischen 1,35 und 1,65 liegen. Ist die Potenz der Komponente bspw. 4, wie etwa bei einer Berechnung der Kurtosis, so kann die Normierungspotenz bei einer Toleranz von ±20% in einem Bereich zwischen 1,6 und 2,4 liegen.Alternative embodiments show a normalization power that is within a tolerance of less than or equal to ± 10%, ± 15% or ± 20% with respect to the exponent of the power of the component divided by two. If the power of the component is, for example, 3, then the normalization power can lie at a tolerance of ± 10%, for example in a range between 1.35 and 1.65. For example, if the power of the component is 4, such as in a kurtosis calculation, the normalization potency may range between 1.6 and 2.4 at a tolerance of ± 20%.

In anderen Worten kann Vorrichtung 40 eine Interferenzdetektion unabhängig von der Gesamtleistung im Band ermöglichen, da die Signalleistung durch die Leistungsnormierung aus der Betrachtung herausgenommen werden kann.In other words, device can 40 enable interference detection regardless of the overall power in the band since the signal power can be removed from consideration by the power normalization.

5 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 50, die im Gegensatz zur Vorrichtung 40 lediglich einen Signalpfad aufweist. Die Vorrichtung 50 weist ein Bandpassfilter 22' auf, der ausgebildet ist, um ein Sample, d. h. eine Komponente, bzw. einen Abtastwert, des Empfangssignals zu filtern und ein gefiltertes Sample zu erhalten. Das Bandpassfilter 22' kann eine veränderliche Bandbreite aufweisen, wie es für das Bandpassfilter 22 beschrieben wurde. Alternativ kann das Bandpassfilter 22' eine unveränderliche Bandbreite aufweisen, wenn bspw. eine Drahtloskommunikation in einem unveränderlichen Frequenzspektrum bezüglich Interferenzen überwacht werden soll. Vorrichtung 50 weist ferner einen Potenzierer 48 auf, der ausgebildet ist, um eine Potenz des gefilterten Samples zu liefern. Vorrichtung 50 weist einen Summierer 54 auf, der ausgebildet ist, um die Potenzen einer Mehrzahl, d. h. der definierten Anzahl, von Samples aufzuaddieren und das Ergebnis zu liefern. 5 shows a schematic representation of a device 50 that unlike the device 40 only has a signal path. The device 50 has a bandpass filter 22 ' which is configured to filter a sample, ie a component or a sample, of the received signal and to obtain a filtered sample. The bandpass filter 22 ' can have a variable bandwidth, as is the case for the Bandpass filter 22 has been described. Alternatively, the bandpass filter 22 ' have a fixed bandwidth if, for example, a wireless communication in a fixed frequency spectrum with respect to interference is to be monitored. contraption 50 also has a potentizer 48 configured to provide a power of the filtered sample. contraption 50 has a summer 54 which is adapted to add up the powers of a plurality, ie the defined number, of samples and to deliver the result.

Wird lediglich der Realteil oder der Imaginärteil bzw. das komplexwertige Empfangssignal für die Interferenzdetektion ausgewertet, kann eine Summation einzelner Potenzen mit dem vordefinierten Schwellwert verglichen werden. Bspw. kann ein Summationswert, der von Null verschieden ist, auf einen Gleichanteil, der von einer Interferenz auf dem Übertragungskanal des Empfangssignal verursacht ist, hindeuten.If only the real part or the imaginary part or the complex-valued received signal for the interference detection is evaluated, a summation of individual powers can be compared with the predefined threshold value. For example. For example, a summation value other than zero may indicate a DC component caused by interference on the transmission channel of the received signal.

6 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 60 zur Detektion von Signalinterferenzen. Die Prozessoreinrichtung 12 umfasst eine Vorverarbeitungseinrichtung 66, die ausgebildet ist, um ein empfangendes Signal vorzuverarbeiten. Die Vorverarbeitungseinrichtung 66 kann bspw. das Bandpassfilter 22, einen optionalen Vorverstärker zur Verstärkung des empfangenen Signals und/oder einen Analog-Digital-Wandler umfassen, um das Empfangssignal zu digitalisieren. Ist Vorrichtung 60 beispielsweise ein Bluetooth-Gerät, so kann eine Bandpassfilterung beispielsweise einen Frequenzbereich zwischen 2402 und 2480 MHz filtern. 6 shows a schematic representation of a device 60 for the detection of signal interference. The processor device 12 comprises a pre-processing device 66 , which is designed to pre-process a receiving signal. The preprocessing device 66 can, for example, the bandpass filter 22 , an optional preamplifier for amplifying the received signal and / or an analog-to-digital converter to digitize the received signal. Is device 60 For example, a Bluetooth device, bandpass filtering may, for example, filter a frequency range between 2402 and 2480 MHz.

Ist Vorrichtung 60 ausgebildet, eine Bluetooth-Interferenz für eine Bluetooth-Umgebung zu detektieren, kann Vorrichtung 60 auch als gegenseitige Bluetooth-Interferenzdetektion unter Verwendung Statistik höherer Ordnung bezeichnet werden.Is device 60 configured to detect a Bluetooth interference for a Bluetooth environment, device may 60 also be referred to as mutual Bluetooth interference detection using higher order statistics.

Vorrichtung 60 umfasst ferner eine Alarmeinrichtung 74, die ausgebildet ist, um basierend auf dem Signalinterferenzergebnis ein Alarmsignal bereitzustellen. Beispielsweise kann die Prozessoreinrichtung 12 bzw. die Vergleichseinrichtung 14 einen Signalwert ungleich 0 bereitstellen, wenn das Signalinterferenzergebnis anzeigt, dass das Ergebnis der Prozessoreinrichtung 12 unterhalb des vordefinierten Schwellwertes liegt. Wenn die Vergleichseinrichtung 14 ein Signalinterferenzergebnis ausgibt, das eine Überschreitung des Schwellwertes und mithin eine Signalinterferenz anzeigt, kann die Vergleichseinrichtung einen niedrigeren Signalwert von bspw. 0 ausgeben. Die Alarmeinrichtung 74 kann beispielsweise bei einem reduzierten oder auf 0 gesetzten Signalwert einen Alarm auslösen. Diese Variante hat zum Vorteil, dass eine sogenannte Zero-Dead Funktionalität realisierbar ist, die beispielsweise auch dann einen Alarm generieren kann, wenn die Prozessoreinrichtung 12 oder die Vergleichseinrichtung 14 einen Defekt aufweist und die Prozessoreinrichtung 12 kein Signal, d. h. einen Signalwert von 0, ausgibt. Alternativ kann die Vergleichseinrichtung 14 beispielsweise ausgebildet sein, um das Überschreiten des vordefinierten Schwellwertes durch einen von 0 verschiedenen oder gegenüber einem Standardwert vergrößerten Signalwert anzuzeigen, so dass die Alarmeinrichtung 74 basierend auf dem von 0 verschiedenen oder vergrößerten Signalwert ein Alarmsignal genieren kann.contraption 60 further comprises an alarm device 74 configured to provide an alarm based on the signal interference result. For example, the processor device 12 or the comparison device 14 provide a non-zero signal value if the signal interference result indicates that the result of the processor device 12 is below the predefined threshold. If the comparator 14 outputs a signal interference result that indicates an exceeding of the threshold value and thus a signal interference, the comparison device can output a lower signal value of, for example, 0. The alarm device 74 For example, it can trigger an alarm if the signal value is reduced or set to 0. This variant has the advantage that a so-called zero-dead functionality is feasible, which can also generate an alarm, for example, when the processor device 12 or the comparator 14 has a defect and the processor device 12 no signal, ie a signal value of 0, outputs. Alternatively, the comparison device 14 For example, be configured to indicate the exceeding of the predefined threshold by a signal value that is different from 0 or greater than a default value, so that the alarm device 74 based on the 0 different or increased signal value can embarrass an alarm signal.

Die Prozessoreinrichtung 12 ist ausgebildet, um basierend auf dem Realteil und dem Imaginärteil des vorverarbeiteten Empfangssignals das vierte zentrale Moment, die sogenannte Kurtosis, auch als Wölbung einer empirischen Häufigkeitsverteilung bezeichnet, zu berechnen. Vorrichtung 60 umfasst die Vergleichseinrichtung 14, die ausgebildet ist, um das Ergebnisse mit dem vordefinierten Schwellwert zu vergleichen. Die Prozessoreinrichtung 12 umfasst die Berechnungspfade 65a und 65b, die ausgebildet sind, um basierend auf dem Realteil bzw. dem Imaginärteil des Empfangssignals eine Potenz mit einem Exponenten von 4 und einem Exponenten von 2 zu berechnen sowie Quotienten basierend auf dem Exponenten von 4 und einem Quadratwert des Exponenten von 2 zu bilden.The processor device 12 is designed to calculate, based on the real part and the imaginary part of the preprocessed received signal, the fourth central moment, the so-called kurtosis, also called curvature of an empirical frequency distribution. contraption 60 includes the comparison device 14 , which is designed to compare the results with the predefined threshold. The processor device 12 includes the calculation paths 65a and 65b which are configured to calculate a power with an exponent of 4 and an exponent of 2 based on the real part and the imaginary part of the received signal, respectively, and form quotients based on the exponent of 4 and a square value of the exponent of 2.

In andere Worten ist die Prozessoreinrichtung 12 ausgebildet, um die Kurtosis, d. h. das vierte zentrale Moment des Realteils und des Imaginärteils zu berechnen. Ein Wert der Kurtosis kann von einer Stärke einer auftretenden Interferenz abhängig sein, so dass im Gegensatz zu traditionellen Energiedetektoren, die die Energie innerhalb eines bestimmten Frequenzbandes messen, eine auftretende Interferenz durch Nutzen der Kurtosis charakterisierbar und auf das SINR geschlossen werden kann.In other words, the processor device 12 designed to calculate the kurtosis, ie the fourth central moment of the real part and the imaginary part. A value of kurtosis may be dependent on a magnitude of interference that occurs, so that, unlike traditional energy detectors that measure energy within a particular frequency band, any interference that may occur can be characterized by the use of kurtosis and deduced from the SINR.

Die Kurtosis ist mathematisch definiert als das standardisierte vierte Moment des Mittelwertes und kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:

Figure DE102013222211A1_0002
wobei kurt(X) die Kurtosis, E[(X – μ)] den Erwartungswert einer Abweichung eines Wertes X von einem Mittelwert μ bezeichnet. Vorteilhaft an der Kurtosis ist, dass sie unabhängig von der Signalleistung ist und lediglich abhängig von der Kontur der PDF ist. Damit kann Vorrichtung 60 als SINR-basierter Interferenzdetektor bezeichnet werden.The kurtosis is mathematically defined as the standardized fourth moment of the mean and can be expressed by the following equation:
Figure DE102013222211A1_0002
where kurt (X) denotes the kurtosis, E [(X-μ)] the expected value of a deviation of a value X from an average μ. The advantage of the kurtosis is that it is independent of the signal power and only depends on the contour of the PDF. This can be device 60 be referred to as SINR-based interference detector.

Ferner erlaubt die Kurtosis eine Aufhebung von Effekten des additiven weißen Gaußschen Rauschens (Additive White Gaussian Noise – AWGN). Die Kurtosis einer Gaußschen Zufallsvariable ist gemäß Formel 2 gleich dem Wert 3. Wird von dem Ergebnis der Wert 3 abgezogen, so kann die Kurtosis den Wert 0 annehmen und somit für weitere Betrachtungen das AWGN vernachlässigt werden.Furthermore, the kurtosis allows the cancellation of additive white gaussian noise (AWGN) effects. The kurtosis of a Gaussian random variable is equal to the value 3 according to formula 2. If the value of 3 is subtracted from the result, the kurtosis can assume the value 0 and thus the AWGN is neglected for further considerations.

Es versteht sich, dass die Darstellungen und Erläuterungen mathematischer Natur sind. Eine Vorrichtung zur Detektion von Signalinterferenzen kann eine Umsetzung gleicher, äquivalenter oder ähnlicher Zusammenhänge realisieren. Die Formeln und Zusammenhänge erlauben jedoch eine Darstellung, warum die Kurtosis als Entscheidungskriterium für das Vorhandensein einer Signalinterferenz nutzbar und ggf. vorteilhat ist.It is understood that the illustrations and explanations are mathematical in nature. A device for detecting signal interferences can implement a realization of identical, equivalent or similar relationships. However, the formulas and relationships allow a representation of why the kurtosis is useful as a decision criterion for the presence of a signal interference and possibly advantageous.

Die Kurtosis β eines Signals I ist definiert alsThe kurtosis β of a signal I is defined as

Figure DE102013222211A1_0003
Figure DE102013222211A1_0003

Ein mathematischer Erfahrungswert einer Wertereihe ist definiert als die Mittelung über alle Werte, d. h. zu allen Zeitpunkten und mithin von –∞ bis +∞. Vorrichtung 60 ist ausgebildet, um den jeweiligen Erfahrungswert über eine endliche Anzahl von N Abtastpunkten zu schätzen, so dass die Kurtosis von N erfassten Signalwerten als

Figure DE102013222211A1_0004
beschrieben werden kann.A mathematical empirical value of a value series is defined as the averaging over all values, ie at all times and therefore from -∞ to + ∞. contraption 60 is designed to estimate the respective empirical value over a finite number of N sampling points, so that the kurtosis of N signal values recorded as
Figure DE102013222211A1_0004
can be described.

Der Schätzer ist in diesem Fall erwartungstreu.The estimator is unbiased in this case.

Der geschätzte Erwartungswert E kann auch als ein gleitender Mittelwert, d. h. als ein Mittelwert des Empfangssignals über ein begrenztes vergangenes Zeitfenster, bspw. der Länge N ausgeführt sein. Eine Berücksichtigung neuerer, d. h. gegenwärtiger oder zukünftiger Werte kann beispielsweise durch ein ”Vergessen” realisiert sein, d. h. es wird stets eine gewisse Anzahl von aufeinanderfolgenden vergangenen Werten berücksichtigt. Ältere Werte bleiben bspw. unberücksichtigt. Alternativ kann eine Gewichtung vergangener Werte derart erfolgen, dass eine Anzahl N vergangener Abtastwerte, ggf. in Form des vergangenen geschätzten Erfahrungswertes mit einem geringeren Faktor als nachfolgende, neue Abtastwerte gewichtet wird. So können bspw. langsame Veränderungen der Kommunikationsumgebung berücksichtigt werden, da die vergangenen Werte weiter berücksichtigt werden können.The estimated expectation E may also be used as a moving average, i. H. be carried out as an average of the received signal over a limited past time window, for example the length N. A consideration of newer, d. H. Present or future values may be realized by, for example, forgetting, i. H. it always takes into account a certain number of consecutive past values. Older values, for example, are disregarded. Alternatively, a weighting of past values can be carried out in such a way that a number N of past sampled values, possibly in the form of the past estimated empirical value, is weighted with a smaller factor than subsequent, new sampled values. Thus, for example, slow changes in the communication environment can be taken into account, as the past values can be further taken into account.

Wird die Kurtosis bspw. auf ein interferiertes Signal der Form I(t) = A1X1(t) + A2X2(t) + N(t) (4), angewendet, kann die Kurtosis gemäß Formel 3 als

Figure DE102013222211A1_0005
dargestellt werden. Eine Herleitung des Zusammenhangs ist am Ende der Beschreibung angefügt.Is the kurtosis, for example, an interfered signal of the form I (t) = A 1 X 1 (t) + A 2 X 2 (t) + N (t) (4) applied, the kurtosis according to formula 3 as
Figure DE102013222211A1_0005
being represented. A derivation of the relationship is added at the end of the description.

Dabei bezeichnet X1(t) und X2(t) das Nutzsignal bzw. das interferierende Signal mit Sendeleistungen normalisiert auf 1. N(t) bezeichnet additives weißes Gaußsches Rauschen mit einer festen Varianz σ 2 / 1 . Ferner kann für die folgenden Ausführungen angenommen werden, dass die Momente vierter Ordnung des Nutzsignals (m1,4) und des Störers (m2,4) fest sind.In this case, X 1 (t) and X 2 (t) denote the useful signal or the interfering signal with transmission powers normalized to 1. N (t) denotes additive white Gaussian noise with a fixed variance σ 2/1 , Furthermore, it can be assumed for the following statements that the fourth order moments of the useful signal (m 1.4 ) and of the interferer (m 2.4 ) are fixed.

Eine Ausbreitung von Funksignalen über eine Nicht-Sichtverbindung (Non-Line-Off-Sight – NLOS) kann über einen sogenannten Rayleigh-Fading Channel über die Rayleighverteilten Zufallsvariablen A1 und A2 berücksichtigt werden. Diese werden in Formel 5 in Form von p1 und p2 als Parameter der Zufallsvariablen A1 und A2 dargestellt und ermöglichen, um Differenzen der Sendeleistungen zwischen den Signalen X1 und X2 zu charakterisieren. Propagation of radio signals over a non-line-off-sight (NLOS) can be considered via a Rayleigh fading channel over the Rayleigh distributed random variables A 1 and A 2 . These are represented in formula 5 in the form of p 1 and p 2 as parameters of the random variables A 1 and A 2 and allow to characterize differences in the transmission powers between the signals X 1 and X 2 .

Das SINR mit X1 als das Nutzsignal und X2 als der Störer kann ausgedrückt werden als:

Figure DE102013222211A1_0006
The SINR with X 1 as the useful signal and X 2 as the interferer can be expressed as:
Figure DE102013222211A1_0006

Ein Vergleich der Formeln 5 und 6 zeigt, dass der SINR direkt mit der Kurtosis zusammenhängt. Das SINR beruht auf den Variablen p1, p2 und σn. Diese sind auch in Formel 6 enthalten. Dadurch kann durch Bestimmung der Kurtosis auf das SINR und somit die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Interferenz zurückgeschlossen werden. Der vordefinierte Schwellwert, bspw. einer Kurtosis, kann bspw. durch eine Simulation oder messtechnische Erfassung bestimmt sein, wobei ein Kurtosis-Wert dann einen Rückschluss auf einen vorab erfassten SINR-Wert erlaubt.A comparison of formulas 5 and 6 shows that SINR is directly related to kurtosis. The SINR is based on the variables p 1 , p 2 and σ n . These are also included in formula 6. This can be deduced by determining the kurtosis on the SINR and thus the presence or absence of interference. The predefined threshold value, for example a kurtosis, can be determined, for example, by a simulation or metrological detection, wherein a kurtosis value then permits a conclusion to a previously recorded SINR value.

Dies kann ferner erlauben, über eine Anwesenheit einer Interferenz auch die Stärke der Interferenz zu bestimmen. Ein SINR-Schwellwert für eine Entscheidung, einen Alarm zu generieren, kann beispielsweise von einer benötigten oder angestrebten Bitfehlerrate (Bit Error Rate – BER) abhängig sein. Beispielsweise kann für Bluetooth-Systeme ein minimales SINR von 11 dB angestrebt werden, um eine Bitfehlerwahrscheinlichkeit ≤ 0,1% für Gleichkanalstörungen (Co-Channel Interference) zu erreichen, wie es beispielsweise in [6] beschrieben ist.This may also allow the intensity of interference to be determined by the presence of interference. For example, a SINR threshold for a decision to generate an alarm may depend on a required or desired bit error rate (BER). For example, for Bluetooth systems a minimum SINR of 11 dB may be sought to achieve a bit error probability ≤ 0.1% for co-channel interference, as described for example in [6].

In anderen Worten umfasst die Detektion von Signalinterferenzen zwei Schritte. In einem ersten Schritt werden Profilkurven, die die Kurtosis zu dem SINR in ein Verhältnis setzen, empirisch erzeugt und ein jeweiliger SINR Schwellwert basierend auf einer benötigten oder angestrebten Bitfehlerrate ausgewählt und in dem Schwellwertspeicher der Vorrichtung 32 hinterlegt. Ein zweiter Schritt kann als Klassifikationsschritt bezeichnet werden. Die Kurtosis eines empfangenen Signals wird ermittelt und mit dem hinterlegten Schwellwert verglichen, um eine Entscheidung bezüglich der auftretenden Interferenz basierend auf dem Vergleich zu treffen.In other words, the detection of signal interference involves two steps. In a first step, profile curves that relate the kurtosis to the SINR are empirically generated and a respective SINR threshold selected based on a required or targeted bit error rate and in the threshold memory of the device 32 deposited. A second step can be called a classification step. The kurtosis of a received signal is determined and compared with the stored threshold to make a decision regarding the interference occurring based on the comparison.

Die Prozessoreinrichtung 12 umfasst ferner einen Quadrierer 58'a und einen Quadrierer 58'b, die ausgebildet sind, um ein Betragsquadrat der Kurtosis des Realteils und ein Betragsquadrat der Kurtosis des Imaginärteils zu bilden. Der Addierer 62 ist ausgebildet, um die beiden Betragsquadrate zu addieren. Der Wurzelbilder 64 ist ausgebildet, um eine Wurzel aus der erhaltenen Summe zu ziehen. Die erhaltene Summe wird der Vergleichseinrichtung 14 bereitgestellt.The processor device 12 further comprises a squarer 58'a and a squarer 58'b , which are trained to make a magnitude square of the kurtosis of the real part and an amount square of the kurtosis of the imaginary part. The adder 62 is designed to add the two squares of sums. The root images 64 is designed to draw a root from the obtained sum. The obtained sum becomes the comparator 14 provided.

In anderen Worten setzt Vorrichtung 60 auf herkömmlichen Überwachungs- und Alarmierungssystemen auf. Durch Betrachtung der Kurtosis werden bestehende Einschränkungen überwunden. Damit kann die Detektion von Interferenzen durch Signale und/oder Störer auch unterhalb der typischen Sendeleistung der primären Systeme ermöglicht werden, beispielsweise wenn die Sendeleistung des Störers und des Nutzsignals aufaddiert unterhalb eines Energieschwellwertes liegen.In other words, device sets 60 on conventional monitoring and alerting systems. By considering the kurtosis existing limitations are overcome. Thus, the detection of interferences by signals and / or interferers can also be made possible below the typical transmission power of the primary systems, for example if the transmission power of the interferer and the useful signal are added up below an energy threshold value.

Vorrichtung 60 kann auch als ein automatisch arbeitendes Überwachungs- und Alarmierungssystem bezeichnet werden, das Interferenzen, beispielsweise durch Fehlfunktion einzelner Funksysteme, Störungen und Fremdsysteme, erkennen und somit die Möglichkeit eröffnen kann, frühzeitig auf die Interferenzen zu reagieren. Hierdurch kann die Zuverlässigkeit und das Zeitverhalten funkbasierter Kommunikation abgesichert und/oder deren Ausfallzeit reduziert oder minimiert werden.contraption 60 can also be referred to as an automatic monitoring and alerting system, which can detect interference, for example due to malfunction of individual radio systems, interference and external systems, and thus can open up the possibility to respond to the interference early on. As a result, the reliability and the time behavior of radio-based communication can be secured and / or its downtime can be reduced or minimized.

In anderen Worten ist Vorrichtung 60 ausgebildet, um die elektromagnetischen Wellen mit der Antenne zu empfangen. Durch eine anschließende Vorverarbeitung (Bandpassfilterung, Frequenzumsetzung, etc.) wird sichergestellt, dass nur Signale der in der Umgebung installierten Systeme untersucht werden. Da in industriellen Anlagen ein sogenanntes Koexistenzmanagement durchgeführt wird, steht die Information über alle installierten Systeme mit Bandbreite und Mittenfrequenz zur Verfügung und kann aus einer Datenbank ausgelesen werden. In dem darauffolgenden Verarbeitungsschritt werden die Signale in Inphase- und/oder Quadratur-Komponente aufgespalten. Anschließend findet die Berechnung des vierten zentralen Moments (Kurtosis) statt. Die anschließende Schwellwertentscheidung stellt die Interferenzdetektion dar. Der Detektor hat zur Aufgabe, die Sicherheit und Zuverlässigkeit zu steigern. Dazu vergleicht er die gewonnen Daten mit hinterlegten Werten (schwellwertbasierter Ansatz). Der Schwellwert kann hierbei ein für jedes System empirisch bestimmter und in einer Datenbank abgelegter (hohe Genauigkeit) oder ein fester funksystemunabhängiger Wert sein. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung eines maschinellen Lernverfahren, welche als Eingabe die statistisch gewonnenen Daten erhält.In other words, it is a device 60 designed to receive the electromagnetic waves with the antenna. Subsequent preprocessing (bandpass filtering, frequency conversion, etc.) ensures that only signals from systems installed in the environment are examined. Since so-called coexistence management is carried out in industrial plants, the information about all installed systems with bandwidth and center frequency is available and can be read from a database. In the subsequent processing step, the signals are split into in-phase and / or quadrature components. Subsequently, the calculation of the fourth central moment (kurtosis) takes place. The subsequent threshold decision is the interference detection. The detector's task is to increase safety and reliability. For this he compares the obtained data with stored values (threshold-based approach). In this case, the threshold value can be a value determined empirically for each system and stored in a database (high accuracy) or a fixed radio system-independent value. Another possibility is the use of a machine learning method, which receives as input the statistically obtained data.

Alternativ ist ebenfalls vorstellbar, dass die Prozessoreinrichtung 12 ausgebildet ist, um die Kurtosis des Realteils und die Kurtosis des Imaginärteils ohne Bildung eines Betragsquadrates zu addieren und/oder ohne die Bildung einer Wurzel der Addition der Vergleichseinrichtung 14 bereitzustellen. Das Bilden der Betragsquadrate und/oder das Berechnen der Wurzel kann als ggf. reversible mathematische Operation beschrieben werden, die möglicherweise die Vergleichsoperationen der Vergleichseinrichtung 14 vereinfachen. Wird das Ergebnis der Prozessoreinrichtung 12 lediglich auf die Auswertung der Real- oder Imaginärteile des komplexen Empfangssignals gestützt, kann eine Quadrierung und/oder Betragsbildung durch den Quadrierer 58'a oder 58'b, eine Addition durch den Addierer 62 bzw. eine Wurzelberechnung durch den Wurzelbilder 64 entfallen, so dass die Vergleichseinrichtung 14 ausgebildet sein kann, das Ergebnis der Quotienteneinrichtung 56a oder 56b mit dem vordefinierten Schwellwert zu vergleichen. Da ein relevanter bis überwiegender Anteil der Interferenzinformation durch das Errechnen der Kurtosis erhalten werden kann, ist es vorstellbar, dass der Schwellwert direkt mit den Werten der Kurtosis verglichen wird.Alternatively, it is also conceivable that the processor device 12 is designed to add the kurtosis of the real part and the kurtosis of the imaginary part without forming an absolute square and / or without the formation of a root of the addition of the comparator 14 provide. The formation of the squares and / or the calculation of the root can be described as a possibly reversible mathematical operation, possibly the comparison operations of the comparator 14 simplify. Will be the result of the processor device 12 Based solely on the evaluation of the real or imaginary parts of the complex received signal, a squaring and / or magnitude formation by the squarer 58'a or 58'b , an addition by the adder 62 or a root calculation by the root image 64 omitted, so that the comparison device 14 can be formed, the result of the quotient device 56a or 56b to compare with the predefined threshold. Since a relevant to predominant portion of the interference information can be obtained by calculating the kurtosis, it is conceivable that the threshold value is compared directly with the kurtosis values.

7 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 70 zur Detektion von Signalinterferenzen. Vorrichtung 70 umfasst eine Prozessoreinrichtung 12', die ausgebildet ist, einen Realteil des vorverarbeiteten komplexwertigen Empfangssignals zu bilden und die Kurtosis des Realteils zu bilden. Vorrichtung 70 bzw. die Prozessoreinrichtung 12' weist ferner die Vergleichseinrichtung 14 auf, die ausgebildet ist, um die Kurtosis des Realteils mit einem in dem Schwellwertspeicher der Vorrichtung 32 hinterlegten Schwellwert zu vergleichen. 7 shows a schematic representation of a device 70 for the detection of signal interference. contraption 70 includes a processor device 12 ' , which is designed to form a real part of the preprocessed complex-valued received signal and to form the kurtosis of the real part. contraption 70 or the processor device 12 ' also has the comparison device 14 which is adapted to the kurtosis of the real part with a in the threshold memory of the device 32 stored threshold value to compare.

Gegenüber einer Berechnung der Kurtosis für den Realteil und den Imaginärteil, wie es in 6 erläutert ist, kann die Bildung der Kurtosis lediglich des Realteils zu einem verminderten Rechenaufwand der Prozessoreinrichtung 12' und mithin zu günstigeren und/oder energiesparenderen Komponenten führen. Eine Berechnung des Realteils und des Imaginärteils kann eine erhöhte Berechnungsgenauigkeit ermöglichen, da die untersuchte Stichprobe, d. h. eine Anzahl von Abtastpunkten, vergrößert bzw. verdoppelt ist. Eine Vergrößerung der Stichprobe kann zu einem geringeren Schätzfehler der Potenz, wie bspw. der Kurtosis führen.Compared to a calculation of the kurtosis for the real part and the imaginary part, as it is in 6 is explained, the formation of kurtosis only the real part to a reduced computational cost of the processor device 12 ' and thus lead to cheaper and / or more energy-efficient components. A calculation of the real part and the imaginary part may allow an increased calculation accuracy since the examined sample, ie a number of sample points, is increased or doubled. An enlargement of the sample can lead to a lower estimation error of the potency, such as the kurtosis.

8 zeigt eine schematische Darstellung eines simulativen Aufbaus zur Gewinnung eines Profils, d. h. von Schwellwerten, die in Schwellwertspeichern einer Vorrichtung zur Interferenzdetektion hinterlegt werden können. Ein Aufbau oder Setup, wie es in 3: gezeigt ist, kann genutzt werden, um ein SINR-Kurtosisprofil zu erhalten. 8th shows a schematic representation of a simulative structure for obtaining a profile, ie of thresholds, which can be stored in threshold value stores of an apparatus for interference detection. A setup or setup as it is in 3 : shown can be used to obtain a SINR kurtosis profile.

Der simulative Aufbau kann bspw. in einer MATLAB-Umgebung umgesetzt sein und umfasst zwei Signalquellen 76a und 76b, die ausgebildet sind, um basierend auf einer Signalbeschreibung, wie sie in Formel (4) und 14 gezeigt ist, die Signale X1 und X2 zu generieren. N(t) beschreibt additives weißes Gaußsches Rauschen mit der Varianz σ 2 / n The simulative structure may, for example, be implemented in a MATLAB environment and includes two signal sources 76a and 76b , which are designed to be based on a signal description, as shown in formula (4) and 14 is shown to generate the signals X 1 and X 2 . N (t) describes additive white Gaussian noise with the variance σ 2 / n

Vereinfachend kann für die Simulation davon ausgegangen werden, dass X1 und X2 unabhängige Zufallsprozesse (mittelwertfrei) mit normalisierten Varianzen und Momenten vierter Ordnung m1,4 bzw. m2,4 sind. Weiterhin sind A1 und A2 Rayleigh-verteilte Zufallsvariablen mit den Parametern P1 und P2.For the sake of simplification, it can be assumed that X 1 and X 2 are independent random processes (mean-free) with normalized variances and fourth-order moments m 1.4 and m 2.4 , respectively. Furthermore, A 1 and A 2 are Rayleigh distributed random variables with the parameters P 1 and P 2 .

Die Signale X1 und X2 können beispielsweise Bluetooth- oder WLAN-Signale simulieren. Ein Rauschgenerator 78 ist ausgebildet, um additives weißes Gaußsches Rauschen N zu generieren. Der Aufbau ist ferner ausgebildet, um die Signale X1 und X2 mit Rayleigh-Koeffizienten A1 und A2 zu überlagern und so NLOS-Übertragungsstrecken nachzubilden. Die Überlagerung der Signale X1 und X2 mit den Rayleigh-Koeffizienten A1 bzw. A2 erlaubt die Berücksichtigung von Positionen von Nutzsignalsendern oder Störern sowie lokalen Gegebenheiten, wie sie beispielsweise durch eine Fabrikhalle mit verschiedenen Orten von Maschinen, Wänden, Türen und/oder Stockwerken ausgestaltet sein können. Insbesondere bestehende NLOS-Verbindungen zwischen einem Sender und einem Empfänger der Funkverbindung können durch die Rayleigh-Variablen modelliert werden. Der Aufbau umfasst zwei Berechnungspfade 82a und 82b: Einem nicht interferierten, von weißem Rauschen N überlagerten Berechnungspfad 82a mit dem Nutzsignal X1 und einen und einen interferierten Berechnungspfad 82b mit dem Interferenzsignal X2 zur Bestimmung des SINR.The signals X 1 and X 2 can simulate Bluetooth or WLAN signals, for example. A noise generator 78 is designed to generate additive white Gaussian noise N. The structure is also designed to superimpose the signals X 1 and X 2 with Rayleigh coefficients A 1 and A 2 , thus simulating NLOS transmission links. The superposition of the signals X 1 and X 2 with the Rayleigh coefficients A 1 and A 2 allows the consideration of positions of Nutzsignalsendern or interferers and local conditions, such as a factory with different locations of machines, walls, doors and / or floors can be configured. In particular, existing NLOS connections between a transmitter and a receiver of the radio link can be modeled by the Rayleigh variables. The structure comprises two calculation paths 82a and 82b : A non-interfering white noise N computation path superimposed 82a with the useful signal X 1 and one and an interfering computation path 82b with the interference signal X 2 for the determination of the SINR.

In dem interferenzfreien Berechnungspfad 82a wird das Nutzsignal X1 mit der Rayleigh-Variablen A1 beeinflusst und mit dem Rauschsignal N überlagert, d. h. das Rauschsignal N wird auf das Signal A1·X1 addiert. Für dieses interferenzfreie komplexwertige Signal werden für den Realteil und den Imaginärteil jeweils Potenzen, wie etwa die Kurtosis berechnet und die Ergebnisse quadriert, addiert und aus dem Resultat eine Wurzel gezogen, wie es beispielsweise in 6 für Vorrichtung 60 zur Interferenzdetektion gezeigt ist. Basierend auf der Information, dass das so erhaltene Ergebnis interferenzfrei ist, können für verschiedene Zeitpunkte und/oder Rayleigh-Variablen A1 verschiedene Sollwerte (k0, k1, ...) in einem Ergebnisblock 83 abgeleitet werden.In the interference-free calculation path 82a the useful signal X 1 is influenced by the Rayleigh variable A 1 and superposed with the noise signal N, ie the noise signal N is added to the signal A 1 × X 1 . For this interference-free complex-valued signal, the real part and the imaginary part respectively Potencies, such as the kurtosis calculated and the results squared, added and pulled from the result a root, as for example in 6 for device 60 for interference detection is shown. Based on the information that the result obtained is interference-free, for different times and / or Rayleigh variables A 1, different setpoint values (k 0 , k 1 ,...) In a result block 83 be derived.

Der interferierte Berechnungspfad 82b umfasst einen Berechnungsblock 84, der ausgebildet ist, um neben dem Rayleigh-gestreuten Signal A1·X1 und dem überlagernden weißen Rauschen N auch das Rayleigh-gestreute Signal A2·X2, das einen Störer repräsentiert, zu empfangen, so dass in den Berechnungsblock 84 das Signal I(t), wie es beispielsweise in Formel 4 beschrieben ist, eingebbar ist in anderen Worten kann der Berechnungsblock 84 das Signal I(t) empfangen. Der Berechnungsblock 84 ist ausgebildet, um aus dem interferierten Signal I(t) das SINR zu berechnen, wie es beispielsweise in Formel 6 definiert ist. Daraus kann ein Ergebnisblock 86, d. h. (SINR0, SINR1, ...) für dieselben Szenarien, wie sie durch A1 und X1 im interferenzfreien Signalpfad 82a berücksichtigt sind, abgeleitet werden.The interfered calculation path 82b includes a calculation block 84 which is adapted to receive, in addition to the Rayleigh-scattered signal A 1 .X 1 and the overlying white noise N, also the Rayleigh-scattered signal A 2 .X 2 representing an interferer such that the calculation block 84 the signal I (t), as described for example in formula 4, can be entered in other words, the calculation block 84 receive the signal I (t). The calculation block 84 is configured to calculate the SINR from the interfered signal I (t), as defined in Formula 6, for example. This can be a result block 86 , ie (SINR 0 , SINR 1 ,...) for the same scenarios as indicated by A 1 and X 1 in the interference-free signal path 82a are taken into account.

In anderen Worten kann ein direkter Vergleich von einer interferenzfreien Übertragung für verschiedene Zeitpunkte und/oder Szenarien im Ergebnisblock 83 mit den SINR-Werten des Ergebnisblockes 86 verglichen werden, um die Schwellwerte abzuleiten.In other words, a direct comparison of an interference-free transmission for different times and / or scenarios in the result block 83 with the SINR values of the result block 86 compared to derive the thresholds.

Damit kann eine Bestimmung eines SINR-Wertes während eines laufenden Betriebs einer Vorrichtung zu Interferenzdetektion entfallen, da für solch eine Vorrichtung 10 ein aktuelles Szenario, d. h. die aktuellen Parameter A1, A2, X1, X2 bzw. N zumindest teilweise unbekannt sind. Das bedeutet, dass eine direkte Bestimmung des SINR im laufenden Betrieb bedingt bis nicht umsetzbar sein kann, da Sendeleistung und ähnliche Parameter zumindest teilweise unbekannt sind. Eine Berechnung des Signalinterferenzergebnisses basierend auf dem komplexen Eingangssignal hingegen ist durchführbar.Thus, a determination of an SINR value during a current operation of a device for interference detection omitted, since for such a device 10 a current scenario, ie the current parameters A 1 , A 2 , X 1 , X 2 and N are at least partially unknown. This means that a direct determination of the SINR during operation can be conditionally to unworkable, since transmission power and similar parameters are at least partially unknown. A calculation of the signal interference result based on the complex input signal, however, is feasible.

In anderen Worten überlagert die MATLAB-Simulation Bluetooth-Signale in einem AWGN-Kanal mit Rayleigh-Streuung, um eine Interferenz zu modellieren (beispielsweise Bluetooth-Interferenzen). Die Bluetooth-Signale können in einem komplexen Basisband generiert werden. Zur Berechnung der Kurtosis werden die Inphase und Quadratur-Komponenten eines jeden Signals berücksichtigt. Das Bluetooth-Signal kann eine Datenrate von 1 Mbps ohne Spreizung aufweisen, was zu einer Bitdauer von ca. 1 μs führt. Ein Datenpaket mit einer Länge von 625 Bits wird für die Simulation zusammengesetzt. Für eine Simulation kann zusätzlich angenommen werden, dass die Pakete in einem einzelnen Zeitintervall übertragen werden (Single Time Slot Pakets). Ein Zeitfenster von ungefähr 272 μs, das ca. 30.000 Abtastpunkten entspricht, wird in dem jeweiligen Detektionsprozess des Berechnungspfades 82a und 82b berücksichtigt, um einen SINR und die Kurtosis zu bestimmen, um eine grafische Ausgabe zu ermöglichen. Beispielsweise wird angenommen, dass über diese 30.000 Abtastpunkte entweder eine Interferenz über den gesamten Zeitraum, d. h. volle Überlappung, oder keine Interferenz, d. h. keine Überlappung, vorliegt. Alternative Szenarien können auch eine teilweise Überlappung, d. h. eine Interferenz während eines Teils des Betrachtungszeitraums, berücksichtigen.In other words, the MATLAB simulation overlays Bluetooth signals in an AWGN channel with Rayleigh scattering to model interference (for example, Bluetooth interference). The Bluetooth signals can be generated in a complex baseband. The kurtosis calculation takes into account the in-phase and quadrature components of each signal. The Bluetooth signal may have a data rate of 1 Mbps without spreading, resulting in a bit duration of approximately 1 μs. A data packet with a length of 625 bits is assembled for the simulation. For a simulation, it can additionally be assumed that the packets are transmitted in a single time interval (single-time slot packets). A time window of approximately 272 μs, which corresponds to approximately 30,000 sampling points, becomes in the respective detection process of the calculation path 82a and 82b to determine a SINR and kurtosis to allow for graphical output. For example, it is believed that over these 30,000 sample points, there is either full period interference, ie full overlap, or no interference, ie, no overlap. Alternative scenarios may also take into account a partial overlap, ie interference during part of the period of consideration.

A1 und A2 können für das experimentelle Setup als Zufallsvariablen der Rayleigh-Streuung mit A1, das einen Parameter von 0 dB aufweist und A2 mit einem Parameter, der zwischen 0 und 20 dB variiert, bestimmt werden. Die Leistung des thermischen Rauschens N ist auf einen Wert von 0 dB normalisiert. Für jeden SINR-Schritt wird eine gewisse Anzahl, bspw. 5.000, 10.000 oder 20.000 Simulationen ausgeführt. Für die weitere Bearbeitung kann bspw. der Median-Wert oder der geometrische Mittelwert der Ergebnisse der Gesamtzahl an Simulationen berücksichtigt werden.A 1 and A 2 can be determined for experimental setup as random variables of Rayleigh scattering with A 1 having a parameter of 0 dB and A 2 with a parameter varying between 0 and 20 dB. The thermal noise power N is normalized to a value of 0 dB. For each SINR step, a certain number, for example 5,000, 10,000 or 20,000 simulations are executed. For further processing, for example, the median value or the geometric mean of the results of the total number of simulations can be taken into account.

9 zeigt eine schematische Darstellung eines experimentellen Setups mit einer Vorrichtung 90 mit Laborgeräten zur Bestimmung von vordefinierten Schwellwerten. 9 shows a schematic representation of an experimental setup with a device 90 with laboratory equipment for the determination of predefined thresholds.

Bluetooth-Bluetooth-Interferenzszenarien können so getestet und an eine Softwaredefinierte Funkumgebung (Software Defined Radio-SDR). Zwei Bluetooth-Quellen ohne eine direkte Sichtverbindung (Non Line-Off-Sight – NLOS) werden hierfür auf einem gleichen Kanal interferiert, wobei eine Sendeleistung eines Senders konstant gehalten und eine Sendeleistung des zweiten Signalgenerators variiert wird.Bluetooth Bluetooth interference scenarios can be tested and sent to a software-defined radio environment (Software Defined Radio SDR). For this purpose, two Bluetooth sources without a direct line-of-sight (NLOS) are interfered on a same channel, whereby a transmission power of a transmitter is kept constant and a transmission power of the second signal generator is varied.

Die Vorrichtung 90 ist ausgebildet, um bspw. eine Simulationsumgebung, wie sie in 8 gezeigt ist, in Hardware nachzubilden. Die Ergebnisse können zusätzlich oder alternativ zu der Simulation genutzt werden, bspw., um die Ergebnisse der Simulation und der Vorrichtung 90 vergleichen oder verifizieren zu können. Die Vorrichtung 90 umfasst zwei Signalgeneratoren 88a und 88b. Die Signalgeneratoren können beispielsweise vom Typ SMIQ06B der Firma Rohde & Schwarz sein und sind ausgebildet, um Signale, wie Bluetooth- oder WLAN-Signale mit Mittenfrequenzen von 2,420 GHz zu erzeugen. SMIQ06B Signalgeneratoren weisen einen Frequenzbereich von 300 kHz bis 6.4 GHz auf und können Signale mit einer Sendeleistung von bis zu 16 dBm erzeugen. Eine Empfangseinrichtung 92 ist ausgebildet, um die von den Signalgeneratoren 88a und 88b über einen modellierten Rayleigh-Kanal zu empfangen, so dass an der Empfangseinrichtung 92 ein interferiertes Signal A1 X1 + A2, X2 empfangen wird, welches durch die Signalgeneratoren 88a und 88b und/oder von der Empfangseinrichtung 92 von thermischem Rauschen N überlagert sein kann, so dass an der Empfangseinrichtung 92 das modellierte Signal I(t) auswertbar ist. Die Empfangseinrichtung 92 kann beispielsweise ein USRP2 RFX2400 Transceiver sein, der mit einem PC 94 verbunden ist. Auf dem PC 94 kann Software, wie etwa MATLAB und/oder Simulink zur Auswertung der empfangenen Signale genutzt werden. Die Empfangseinrichtung 92 ist ausgebildet, um Signale in das Basisband zu verschieben und mit einer Abtastrate von bspw. 100 Mega-Samples per Second (Msps) abzutasten. Für eine Signalverarbeitung, beispielsweise in MATLAB, können beispielsweise 30.000 Abtastpunkte zu einem Zeitpunkt berücksichtigt werden. Ferner kann ein geeigneter Downsampling-Faktor angewendet werden, um die Abtastrate anzupassen, beispielsweise an eine Simulationsumgebung, wie sie in 8 gezeigt ist.The device 90 is designed to, for example, a simulation environment, as in 8th is shown to mimic in hardware. The results may be used in addition to or as an alternative to the simulation, for example, to the results of the simulation and the device 90 compare or verify. The device 90 includes two signal generators 88a and 88b , The signal generators may, for example, be of the type SMIQ06B from Rohde & Schwarz and are designed to generate signals such as Bluetooth or WLAN signals with center frequencies of 2.420 GHz. SMIQ06B signal generators have one Frequency range from 300 kHz to 6.4 GHz and can generate signals with a transmission power of up to 16 dBm. A receiving device 92 is designed to be that of the signal generators 88a and 88b to receive over a modeled Rayleigh channel, so that at the receiving device 92 an interfered signal A 1 X 1 + A 2 , X 2 is received, which is generated by the signal generators 88a and 88b and / or from the receiving device 92 of thermal noise N may be superimposed, so that at the receiving device 92 the modeled signal I (t) can be evaluated. The receiving device 92 For example, a USRP2 RFX2400 transceiver can be connected to a PC 94 connected is. On the PC 94 Software such as MATLAB and / or Simulink can be used to evaluate the received signals. The receiving device 92 is designed to shift signals to baseband and sample at a sampling rate of, for example, 100 mega samples per second (Msps). For a signal processing, for example in MATLAB, for example, 30,000 sampling points can be taken into account at a time. Furthermore, a suitable downsampling factor can be applied to adjust the sampling rate, for example to a simulation environment as described in US Pat 8th is shown.

10 zeigt einen qualitativen Graphen, an dem an der Abszisse ein SINR in dB und an der Ordinate ein jeweiliger ermittelter Kurtosis-Wert bezeichnet ist. Der Graph weist zwei Datenreihen auf. Eine erste Datenreihe, durch dreieckige Datenpunkte dargestellt, zeigt mögliche Ergebnisse einer simulativen Kurtosis-Ermittlung, wie sie beispielsweise durch eine Simulation ermittelbar ist, wie sie in 8 dargestellt ist. 10 shows a qualitative graph in which the abscissa indicates a SINR in dB and the ordinate a respective determined kurtosis value. The graph has two rows of data. A first data series, represented by triangular data points, shows possible results of a simulative kurtosis determination, as can be determined, for example, by a simulation as described in 8th is shown.

Eine Wertermittlung kann bspw. so erhalten werden, dass für beide Kurven die Leistung einer Quelle konstant gehalten und die Leistung der anderen Quelle variiert wird. Nach Empfang des Signals werden Kurtosis-Werte von Inphase- und Quadratur-Komponenten bestimmt und dann für verschiedene SINR-Werte in MATLAB kombiniert. Dies wird sowohl für die Simulation, wie sie in 8 exemplarisch dargestellt ist, und das Echtzeit-Setup, wie es in 9 dargestellt ist, durchgeführt. 10 zeigt wie die Kurtosis als eine Funktion des SINR für beide Fälle variiert.A value determination can be obtained, for example, so that the power of one source is kept constant for both curves and the power of the other source is varied. Upon receipt of the signal, kurtosis values are determined by in-phase and quadrature components and then combined for different SINR values in MATLAB. This will work for both the simulation, as in 8th is shown as an example, and the real-time setup, as shown in 9 is shown performed. 10 shows how kurtosis varies as a function of SINR for both cases.

Eine zweite, durch rautenförmige Datenpunkte dargestellte Datenreihe zeigt mögliche Ergebnisse eines Experimentes mit Hardware-Komponenten, wie sie beispielsweise durch ein Experiment erhaltbar ist, wie es in 9 dargestellt ist. Der Graph zeigt, dass simulative und experimentelle Ergebnisse im Wesentlichen übereinstimmen können und dass bei steigendem SINR, d. h. mit einem abnehmend von Interferenzen gestörten Kanal ein Wert der Potenz, wie hier bspw. der Kurtosis sinkt. Eine Ergebnisberechnung basierend auf einer von der Kurtosis verschiedenen Potenz kann zu einem mit steigendem SINR Ergebniswert führen. Ein monotoner Verlauf einer steigenden oder abfallenden Kurve über ein steigendes SINR kann eine Ableitung eines jeweiligen vorhandenen Schwellwertes ermöglichen.A second data series represented by diamond-shaped data points shows possible results of an experiment with hardware components, as obtainable for example by an experiment, as described in US Pat 9 is shown. The graph shows that simulative and experimental results can essentially agree, and that as the SINR increases, that is, with a channel disturbed by decreasing interference, a value of potency, such as kurtosis, decreases. A result calculation based on a different potency from the kurtosis can lead to an increase in the SINR result value. A monotonic progression of a rising or falling curve over an increasing SINR can allow derivation of a respective existing threshold value.

In anderen Worten ändert sich das vierte zentrale Moment, die Kurtosis, auch in Abhängigkeit des Signal- zu Interferenzverhältnisses. Die Kurtosis weist in einem Bereich eines SINR bis hin zu beispielsweise 10 dB signifikante Unterschiede auf, d. h. sie kann beispielsweise zwischen 3,2 und 2,6 variieren, was eine Detektion von Interferenz basierend auf der Kurtosis ermöglichen kann. Der Bereich eines SINR von 0 dB, d. h. Interferenz und Nutzsignal weisen in etwa gleiche Leistung auf, bis hin zu einem SINR von 11 dB kann als relevant eingestuft werden. Beispielsweise kann bei Bluetooth bei einem SINR von größer als 11 dB eine Bitfehlerwahrscheinlichkeit kleiner 0,1% erreicht werden, was für viele Anwendungen ausreichend sein kann. Alternative Ausführungsbeispiele zeigen Anforderungen, die beispielsweise einen relevanten Bereich bis 15, 17 oder 20 dB erfordern und mithin einen derartigen relevanten Bereich definieren. Auch kann beispielsweise bei Betrachtung oder Überwachung eines anderen drahtlosen Übertragungsmediums, wie beispielsweise WLAN oder Wireless Metropolitan Area Network (WMAN) verschiedene Werte eines Potenzwertes, wie etwa eines Kurtosis-Wertes, in Abhängigkeit eines jeweiligen SINR erhalten werden.In other words, the fourth central moment, the kurtosis, also changes depending on the signal to interference ratio. The kurtosis has significant differences in a range of SINR up to, for example, 10 dB; H. for example, it may vary between 3.2 and 2.6, which may allow detection of interference based on the kurtosis. The range of a SINR of 0 dB, i. H. Interference and useful signal have approximately the same power, up to a SINR of 11 dB can be classified as relevant. For example, with Bluetooth, with a SINR greater than 11 dB, a bit error probability of less than 0.1% can be achieved, which may be sufficient for many applications. Alternative embodiments show requirements which, for example, require a relevant range of up to 15, 17 or 20 dB and thus define such a relevant range. Also, for example, when viewing or monitoring another wireless transmission medium, such as WLAN or Wireless Metropolitan Area Network (WMAN), various values of a power value, such as a kurtosis value, may be obtained depending on a particular SINR.

Nachdem ein derartiges Profil erhalten ist, kann ein Schwellwertpunkt auf der Kurve ausgewählt werden. Dieser Schwellwert kann beispielsweise genutzt werden, um empfangene Signale als interferiert oder nicht interferiert zu klassifizieren (basiert auf der Sensitivität des Empfängers). Wird beispielsweise ein minimales SINR von 11 dB benötigt, um eine Bitfehlerrate von ≤ 0,1% für Gleichkanalinterferenz zu erreichen, wie es beispielsweise in [6] beschrieben ist, so kann dies beispielsweise einer Kurtosis von ca. 2,5 auf dem Profil des Graphen entsprechen. In anderen Worten kann jeweils eine Anzahl von Samples, bspw. mit 30.000 empfangenen Abtastpunkten mit einer Kurtosis von mehr als 2,5 als nicht interferiert und angenommen werden, dass eine korrekte Demodulation des Signals mit einer Bitfehlerwahrscheinlichkeit ≤ 0,1% erreichbar ist. Ein empfangenes Sample mit einer Kurtosis von weniger als 2,5 kann als fehlerhaft betrachtet werden, wenn beispielsweise die Bitfehlerwahrscheinlichkeit nicht den Anforderungen entspricht.After such a profile is obtained, a threshold point on the curve can be selected. This threshold can be used, for example, to classify received signals as being interfered or not interfering (based on the sensitivity of the receiver). For example, if a minimum SINR of 11 dB is needed to achieve a bit error rate of ≤ 0.1% for co-channel interference, as described in [6], for example, this may have a kurtosis of about 2.5 on the profile of the Correspond to graphs. In other words, each time a number of samples, for example with 30,000 received sample points with a kurtosis of more than 2.5, can not be considered as interfering and it can be assumed that a correct demodulation of the signal with a bit error probability ≤ 0.1% can be achieved. A received sample with a kurtosis of less than 2.5 may be considered erroneous if, for example, the bit error probability does not meet the requirements.

11 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zur Entscheidungsfindung, ob ein Signal als interferiert, d. h. fehlerhaft, oder nicht interferiert klassifiziert werden kann. 11 shows a schematic flow diagram of a method 100 for deciding whether a signal can be classified as being interfered, ie corrupted or not interfered.

In einem Schritt 102 wird ein empfangenes analoges Signal mit einer Analog-Digital-Wandlung digitalisiert. In einem Schritt 104 wird die Kurtosis des Real- und/oder Imaginärteils des digitalisierten Signals bestimmt. In einem Schritt 106 wird ein Schwellwert bereitgestellt, beispielsweise indem für ein benötigtes oder angestrebtes SINR ein entsprechender Kurtosis-Wert aus einem Speicherbaustein oder einer Datenbank abgefragt wird. In einem Schritt 108 wird die im Schritt 104 bestimmte Potenz, bspw. die Kurtosis, mit dem im Schritt 106 abgerufenen Schwellwert verglichen. In einem Schritt 112 wird basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs im Schritt 108 eine Entscheidung getroffen, beispielsweise, dass ein Signalpegel, der das Signalinterferenzergebnis anzeigt, verringert oder erhöht wird. Dies kann einem Alarmbaustein anzuzeigen, einen Alarm auszulösen, wenn die Entscheidung ergibt, dass das empfangene Signal so stark interferiert ist, dass es als fehlerhaft betrachtet wird.In one step 102 For example, a received analog signal is digitized with an analog-to-digital conversion. In one step 104 the kurtosis of the real and / or imaginary part of the digitized signal is determined. In one step 106 a threshold value is provided, for example by requesting a corresponding kurtosis value from a memory module or a database for a required or desired SINR. In one step 108 will be in the step 104 certain potency, for example the kurtosis, with the step 106 compared to the threshold value. In one step 112 is based on the result of the comparison in step 108 a decision is made, for example, that a signal level indicating the signal interference result is reduced or increased. This may indicate to an alarm block to trigger an alarm if the decision indicates that the received signal is so heavily interfered that it is considered faulty.

12 zeigt einen Graphen mit fünf Datenreihen 96a–e. An der Abszisse des Graphen ist das Interferer-To-Noise-Ratio (INR) in dB aufgetragen. Die Ordinate zeigt eine Wahrscheinlichkeit einer Fehldetektion, d. h. einer Fehlentscheidung, bspw. ob eine Signalinterferenz fälschlicherweise erkannt oder nicht erkannt wird, für ein jeweiliges INR. Die verschiedenen Datenreihen 96a–e unterscheiden sich in ihrem jeweiligen SNR. Datenreihe 96a zeigt ein SNR von –2 dB, Datenreihe 96b ein SNR von 0 dB, Datenreihe 96c ein SNR von 2 dB, Datenreihe 96d ein SNR von 4 dB und Datenreihe 96e ein SNR von 6 dB. In anderen Worten wächst ein Signal zu Rauschabstand von der Datenreihe 96a hin zur Datenreihe 96e. Über die Abszisse steigt für eine Datenreihe das INR, umgangssprachlich ausgedrückt wird der Störer ”lauter”, d. h. der Störer sendet mit einer steigenden Sendeleistung. Mit steigendem INR steigt die Wahrscheinlichkeit ein Fehlentscheidung, da möglicherweise zunehmend der Störer als Nutzsignalsender identifiziert wird. Gleichzeitig sinkt eine Wahrscheinlichkeit der Fehldetektion mit steigendem SNR des Signals, d. h. mit zunehmender Signalqualität kann die Wahrscheinlichkeit einer Fehlentscheidung verringert werden. 12 shows a graph with five data series 96a e. The abscissa of the graph plots the interferer-to-noise ratio (INR) in dB. The ordinate indicates a probability of misdetection, that is, a misjudgment, for example, whether a signal interference is erroneously detected or not detected, for a respective INR. The different data series 96a -E differ in their respective SNR. data series 96a shows an SNR of -2 dB, data series 96b an SNR of 0 dB, data series 96c an SNR of 2 dB, data series 96d an SNR of 4 dB and data series 96e an SNR of 6 dB. In other words, a signal to signal to noise ratio increases from the data series 96a to the data series 96e , About the abscissa increases the INR for a data series, colloquially expressed, the disturber is "louder", ie the interferer sends with increasing transmission power. As the INR increases, the likelihood of a mis-decision increases as the interferer may increasingly be identified as the payload transmitter. At the same time, a probability of misdetection decreases with increasing SNR of the signal, ie with increasing signal quality the probability of a wrong decision can be reduced.

In anderen Worten zeigt 12 die Wahrscheinlichkeit einer Fehlentscheidung für verschiedene SNR-Werte in einem Leistungstest. Für verschiedene SNR-Werte wird das INR erhöht. Eine große Anzahl an Iterationen, beispielsweise 5.000, 10.000 oder 20.000, können pro INR ausgeführt werden, um einen Graphen, wie er beispielhaft in 12 gezeigt ist, zu erzeugen.In other words shows 12 the probability of misjudgment for different SNR values in a performance test. For different SNR values, the INR is increased. A large number of iterations, for example 5,000, 10,000 or 20,000, can be executed per INR to provide a graph as exemplified in FIG 12 is shown to produce.

13 zeigt einen Graphen mit drei Datenreihen 98a–c, die für verschiedene Funkstandards mögliche Kurtosis-Werte (an der Ordinate angetragen) über variierende, an der Abszisse angetragene SINR-Werte gegenüberstellt. Die Datenreihe 98a zeigt eine Störung, d. h. Interferenz, eines Wifi-Signals mit einem Wifi-Signal. Die Datenreihe 98b zeigt die Kurtosis für ein Wifi-Signal, welches von einem Bluetooth-Signal gestört wird. Die Datenreihe 98c zeigt einen Verlauf der Kurtosis für ein Wifi-Signal, welches von einem Zigbee-Signal gestört wird. Zigbee ist ein Funkstandard, wie er beispielsweise für industrielle Sensornetze angewendet werden kann und kann beispielsweise drahtlose Übertragungsstrecken von bis zu 100 m überbrücken. 13 shows a graph with three data series 98a -C, which compares possible kurtosis values (plotted on the ordinate) for varying radio standards with varying values of abscissa-indicated SINR values. The data series 98a shows a disturbance, ie interference, of a Wifi signal with a Wifi signal. The data series 98b shows the kurtosis for a Wifi signal, which is disturbed by a Bluetooth signal. The data series 98c shows a course of kurtosis for a Wifi signal, which is disturbed by a Zigbee signal. Zigbee is a wireless standard that can be used, for example, for industrial sensor networks and can bridge wireless transmission distances of up to 100 m, for example.

Wifi-Signale sind beispielsweise WLAN-Signale, welche auf dem 802.11-Standard aufsetzen. Bei kleinen bis sehr kleinen SINR-Werten, d. h. beispielsweise Werte zwischen –50 und –30 dB des SINR beträgt die Kurtosis ca. 1,8, was beispielsweise einem nahezu oder vollständig uninterferierten WLAN-Signal entsprechen kann. Bei steigendem SINR steigt die Kurtosis für die Datenreihen 98a–c stetig an, um bei ca. 0 dB ein jeweiliges Maximum, das ein globales Maximum sein kann, zu erreichen und anschließend für weiter steigende SINR-Werte abzufallen. Bei Datenreihe 98a kann die Kurtosis bei hinreichend großem SINR von beispielsweise größer 30 dB bis nahezu auf den Wert für das jeweilige Übertragungssystem aus Sender und Störer, d. h., das WLAN-System, abfallen. Für die Datenreihen 98b und 98c, also für Bluetooth- oder Zigbee-Störer fällt die Kurtosis ebenfalls stark, jedoch jeweils auf den Kurtosis-Wert des Übertragungssystems mit der höchsten Empfangsleistung ab. Diese kann von Leistungsverlusten beeinflusst werden, die auf verschiedenen Pfaden, d. h. Übertragungswegen, zwischen Sender und Empfänger auftreten. Dies kann dazu führen, dass eine Empfangsleistung eines ZigBee-Signals trotz geringerer Sendeleistung größer ist als bei einem Bluetooth-Signal. Das bedeutet, dass Zigbee eine höhere Empfangsleistung als WLAN und Bluetooth eine höhere Empfangsleistung als Zigbee aufweisen kann. Bspw. kann ein WLAN-Signal mit einer Sendeleistung von bis zu 60 mW, ein Zigbee-Signal mit einer Sendeleistung von bis zu 10 mW und Bluetooth mit einer Sendeleistung von bis zu 100 mW übertragen werden. Eine grau hinterlegte Fläche 102 des Graphen beschreibt einen Bereich, der von einer Vorrichtung, wie etwa Vorrichtung 10, 20, 60 oder 70 einem Verfahren, wie etwa dem Verfahren 100, so klassifiziert werden kann, dass ein Ergebnis, das einen Wert innerhalb des Bereichs 102 aufweist als zu stark interferiert eingestuft wird. Daraus kann ein Schwellwert 104 vordefiniert werden. In anderen Worten kann dann das Signal als fehlerhaft eingeschätzt werden kann, da die Kurtosis-Werte oberhalb des möglichen Schwellwertes 104 liegen. Eine Kurtosis von ca. 2,2 bezeichnet einen möglichen Schwellwert 104.Wifi signals are for example WLAN signals, which are on the 802.11 put on. For small to very small SINR values, ie values between -50 and -30 dB of the SINR, the kurtosis is approx. 1.8, which may correspond, for example, to a WLAN signal that is almost or completely uninterfered. As SINR increases, kurtosis increases for the data series 98a -C steadily to reach at about 0 dB a respective maximum, which may be a global maximum, and then fall off for further increasing SINR values. For data series 98a For example, if the SINR is sufficiently large, the kurtosis may drop from, for example, greater than 30 dB to almost the value for the respective transmitter and interferer transmission system, ie the WLAN system. For the data series 98b and 98c Thus, for Bluetooth or Zigbee interferers, the kurtosis also falls sharply, but in each case on the kurtosis value of the transmission system with the highest reception power. This can be influenced by power losses that occur on different paths, ie transmission paths, between transmitter and receiver. This can lead to a reception power of a ZigBee signal being greater than a Bluetooth signal despite a lower transmission power. This means that Zigbee can have a higher reception performance than WLAN and Bluetooth a higher reception performance than Zigbee. For example. A WLAN signal with a transmission power of up to 60 mW, a Zigbee signal with a transmission power of up to 10 mW and Bluetooth with a transmission power of up to 100 mW can be transmitted. A gray backed area 102 of the graph describes an area covered by a device, such as device 10 . 20 . 60 or 70 a process such as the process 100 , so that can be classified as a result that has a value within the range 102 has been classified as overly interfered. This can be a threshold 104 be predefined. In other words then the signal can be considered erroneous, since the kurtosis values are above the possible threshold 104 lie. A kurtosis of about 2.2 indicates a possible threshold 104 ,

Eine Interferenzdetektion basierend auf der Kurtosis kann besonders gut bei etwa gleichgroßen Leistungen von Nutzsignalsender und Störer, d. h. bei einem SINR von ca. 0 dB, erfolgen, da hier große Variationen in der Kurtosis vorliegen. Dieser Bereich kann nachrichtentechnisch als ein kritischer oder der kritischste Bereich beschrieben werden, da hier eine Demodulation des Nutzsignals oft oder meist verhindert ist. Eine Detektion von Interferenz in diesem Bereich kann mithin große Vorteile bergen, insbesondere wenn Signalinterferenzen mittels Leistungsbetrachtung von Nutz- und Interferenzsignal von Energiedetektoren nicht oder mangelhaft erkannt werden. Dies kann beispielsweise geschehen, wenn Sendeleistung von Nutzsignalsender und Störer niedrig sind und eine gemeinsame Sendeleistung unterhalb eines Schwellwertes verbleibt. Die Leistungsunabhängigkeit der Kurtosis erlaubt demgegenüber die Interferenzdetektion auch in solchen Fällen.An interference detection based on the kurtosis can be particularly good at about the same size of useful signal transmitter and interferer, d. H. at a SINR of about 0 dB, since there are large variations in the kurtosis. This area can be described as a critical or the most critical area in terms of telecommunications, since demodulation of the useful signal is often or usually prevented here. Detection of interference in this area can therefore offer great advantages, especially if signal interferences are not or poorly detected by means of performance consideration of useful and interference signals of energy detectors. This can happen, for example, if the transmission power of the useful signal transmitter and the interferer are low and a common transmission power remains below a threshold value. In contrast, the performance independence of the kurtosis allows interference detection even in such cases.

14 zeigt eine schematische Darstellung eines Systemmodells zur Beschreibung des empfangenen Signals I(t). Ein Funksignal X1(t) wird mit der Rayleigh-Variablen A1 multipliziert, um die Transmission des Signals X1(t) über einen Rayleigh-Kanal zu modellieren. Ein zweites Signal X2(t) wird dementsprechend mit einer Rayleigh-Variablen A2 multipliziert, um die Ausbreitung des zweiten Signals X2(t) über einen zweiten Kanal zu modellieren. Die beiden NLOS-Signale werden in einem Punkt 106 addiert, um die gemeinsame Übertragung der Signale X1(t) und X2(t) über einen gemeinsamen Kanal zu repräsentieren. In einem Punkt 108 wird der Summe thermisches Rauschen N(t) aufaddiert und so das Signal I(t) erhalten, wie es beispielsweise in Formel 4 beschrieben ist. 14 shows a schematic representation of a system model for the description of the received signal I (t). A radio signal X 1 (t) is multiplied by the Rayleigh variable A 1 to model the transmission of the signal X 1 (t) over a Rayleigh channel. A second signal X 2 (t) is accordingly multiplied by a Rayleigh variable A 2 to model the propagation of the second signal X 2 (t) over a second channel. The two NLOS signals are in one point 106 to represent the joint transmission of signals X 1 (t) and X 2 (t) over a common channel. In one point 108 the sum of thermal noise N (t) is added up to obtain the signal I (t), as described for example in formula 4.

15 zeigt eine schematische Darstellung von Kanälen, wie sie beispielsweise durch Bluetooth in dem 2,4 GHz ISM-Band okkupiert werden. In einem Frequenzbereich zwischen 2,402 und 2,480 GHz sind mit einem Abstand 112 von 1 MHz eine Anzahl von 79 Kanälen mit jeweils einer Bandbreite 112 von ca. 1 MHz angeordnet, wobei zwischen den Kanälen jeweils Lücken (engl.: gaps) zur Verminderung oder Verringerung von Kanalübersprechen angeordnet sind. In anderen Worten wird das 2.4 GHz ISM-Band von Bluetooth in 79 Subkanäle unterteilt. Das ganz oder teilweise gleiche ISM-Frequenzband wird von anderen Funkstandards, beispielsweise 802.11 b/g (WLAN) mit einer anderen Kanalaufteilung genutzt. Ein gleichzeitiges Nutzen des Mediums durch verschiedene, möglicherweise untereinander unkoordinierte, Standards kann zum Auftreten von Interferenz führen. 15 shows a schematic representation of channels, as occupied for example by Bluetooth in the 2.4 GHz ISM band. In a frequency range between 2.402 and 2.480 GHz are at a distance 112 of 1 MHz, a number of 79 channels, each with a bandwidth 112 1 MHz, with gaps between the channels for reducing or reducing channel cross talk. In other words, Bluetooth's 2.4GHz ISM band is divided into 79 subchannels. The entire or partially identical ISM frequency band is used by other radio standards, for example 802.11 b / g (WLAN) with a different channel distribution. Simultaneous use of the medium through different, possibly mutually uncoordinated, standards can lead to the occurrence of interference.

Herleitung der Kurtosis-BeschreibungDerivation of the kurtosis description

Die Kurtosis β eines Signals I kann als definiert werden:

Figure DE102013222211A1_0007
The kurtosis β of a signal I can be defined as:
Figure DE102013222211A1_0007

Das Moment vierter Ordnung von I, das ebenfalls mittelwertfrei ist, da es eine Summe mittelwertfreier Zufallsvariablen ist, ist durch mI,4 = E[I4] definiert. Für I4 gilt: I4 = (A1X1 + A2X2 + N)4 = (A1X1 + A2X2 + N)2(A1X1 + A2X2 + N)2 = A 4 / 1X 4 / 1 + A 2 / 1A 2 / 2X 2 / 1X 2 / 2 + A 2 / 1X 2 / 1N2 + 2A 3 / 1A2X 3 / 1X2 + 2A 3 / 1X 3 / 1N + 2A 2 / 1A2X 2 / 1X2N + A 2 / 1A 2 / 2X 2 / 1X 2 / 2 + A 4 / 2X 4 / 2 + A 2 / 2X 2 / 2N2 + 2A 3 / 2A1X 3 / 2X1 + 2A 3 / 2X 3 / 2N + 2A 2 / 2A1X 2 / 2X1N + 2A 3 / 1A2X 3 / 1X2 + A 2 / 1X 2 / 1N2 + A 2 / 2X 2 / 2N2 + N4 + 2A1A2X1X2N2 + 2A1X1N3 + 2A2X2N3 + 2A 3 / 2A1X 3 / 2X1 + 2A1A2X1X2N2 + 4A 2 / 1A 2 / 2X 2 / 1X 2 / 2 + 4A 2 / 1A2X 2 / 1X2N + 4A 2 / 2A1X 2 / 2X1N + 2A 3 / 1X 3 / 1N + 2A1A 2 / 2X1X 2 / 2N + 21X1N3 + 4A 2 / 1A2X 2 / 1X2N + 4A 2 / 1X 2 / 1N2 + 41A2X1X2N2 + 2A 3 / 2X 3 / 2N + 2A2A 2 / 1X2X 2 / 1N + 2A2X2N3 + 4A 2 / 2A1X 2 / 2X1N + 4A 2 / 2X 2 / 2N2 + 4A2A1X2X1N2 (7) werden die Terme gleicher Dimension summiert, so ergibt sich aus obiger Gleichung: I4 = A 4 / 1X 4 / 1 + A 4 / 2X 4 / 2 + N4 + 6A 2 / 1A 2 / 2X 2 / 1X 2 / 2 + 6A 2 / 1X 2 / 1N2 + 4A 3 / 1A2X 3 / 1X2 + 2A1A2X1X2N2 + 4A 3 / 1X 3 / 1N + 6A 2 / 2X 2 / 2N2 + 4A1A 3 / 2X1X 3 / 2 + 4A 3 / 2X 3 / 2N + 4A1X1N3 + 4A2X2N3 + 10A1A2X1X2N2 + 12A 2 / 1A2X 2 / 1X2N + 12A 2 / 2A1X 2 / 2X1N (8) The fourth-order moment of I, which is also mean-free, since it is a sum of mean-free random variables, is defined by m I, 4 = E [I 4 ]. For I 4 applies: I 4 = (A 1 X 1 + A 2 X 2 + N) 4 = (A 1 X 1 + A 2 X 2 + N) 2 (A 1 X 1 + A 2 X 2 + N) 2 = A 4 / 1X 4/1 + A 2 / 1A 2 / 2X 2 / 1X 2/2 + A 2 / 1X 2 / 1N 2 + 2A 3 / 1A 2 X 3 / 1X 2 + 2A 3 / 1X 3 / 1N + 2A 2 / 1A 2 X 2 / 1X 2 N + A 2 / 1A 2 / 2X 2 / 1X 2/2 + A 4 / 2X 4/2 + A 2 / 2X 2 / 2N 2 + 2A 3 / 2A 1 X 3 / 2X 1 + 2A 3 / 2x 3 / 2N + 2A 2 / 2A 1 X 2 / 2X 1N 2A 3 / 1A 2 X 3 / 1X 2 + A 2 / 1X 2 / 1N 2 + + A 2 / 2X 2 / 2N 2 + N 4 + 2A 1 A 2 X 1 X 2 N 2 + 2A 1 X 1 N 3 + 2A 2 X 2 N 3 + 2A 3 / 2A 1 X 3 / 2X 1 + 2A 1 A 2 X 1 X 2 N 2 + 4A 2 / 1A 2 / 2X 2 / 1X 2/2 + 4A 2 / 1A 2 X 2 / 1X 2 N + 4A 2 / 2A 1 X 2 / 2X 1 N + 2A 3 / 1X 3 / 1N + 2A 1 A 2 / 2X 1 X 2 / 2N + 2 1 X 1 N 3 + 4A 2 / 1A 2 X 2 / 1X 2 N + 4A 2 / 1X 2 / 1N 2 + 4 1 A 2 X 1 X 2 N 2 + 2A 3 / 2X 3 / 2N + 2A 2 A 2 / 1X 2 X 2 / 1N + 2A 2 X 2 N 3 + 4A 2 / 2A 1 X 2 / 2X 1 N + 4A 2 / 2X 2 / 2N 2 + 4A 2 A 1 X 2 X 1 N 2 (7) if the terms of the same dimension are summed up, then the above equation results: I 4 = A 4 / 1X 4/1 + A 4 / 2X 4/2 + N 4 + 6A 2 / 1A 2 / 2X 2 / 1X 2/2 + 6A 2 / 1X 2 / 1N 2 + 4A 3 / 1A 2 X 3 / 1X 2 + 2A 1 A 2 X 1 X 2 N 2 + 4A 3 / 1X 3 / 1N + 6A 2 / 2X 2 / 2N 2 + 4A 1 A 3 / 2X 1 X 3/2 + 4A 3 / 2X 3 / 2N + 4A 1 X 1 N 3 + 4A 2 X 2 N 3 + 10A 1 A 2 X 1 X 2 N 2 + 12A 2 / 1A 2 X 2 / 1X 2 N + 12A 2 / 2A 1 X 2 / 2X N 1 (8)

Aufgrund der Linearität des Erwartungswert-Operators ist der Erwartungswert von I4 die Summe der Erwartungswerte der individuellen Komponenten: E[I4] = E[A 4 / 1X 4 / 1] + E[A 4 / 2X 4 / 2] + E[N4] + 6E[A 2 / 1A 2 / 2X 2 / 1X 2 / 2] + 6E[A 2 / 1X 2 / 1N2] + 4E[A 3 / 1A2X 3 / 1X2] + 2E[A1A2X1X2N2] + 4E[A 3 / 1X 3 / 1N] + 6E[A 2 / 2X 2 / 2N2] + 4E[A 3 / 1A 3 / 2X1X 3 / 2] + 4E[A 3 / 2X 3 / 2N] + 4E[A1X1N3] + 4E[A2X2N3] + + 10E[A1A2X1X2N2] + 12E[A 2 / 1A2X 2 / 1X2N] + 12E[A 2 / 2A1X 2 / 2X1N] (9) Due to the linearity of the expected value operator, the expected value of I 4 is the sum of the expected values of the individual components: E [I 4 ] = E [A 4 / 1X 4/1] + E [A 4 / 2X 4/2] + E [N 4 ] + 6E [A 2 / 1A 2 / 2X 2 / 1X 2/2] + 6E [A 2 / 1X 2 / 1N 2 ] + 4E [A 3 / 1A 2 X 3 / 1X 2 ] + 2E [A 1 A 2 X 1 X 2 N 2 ] + 4E [A 3 / 1X 3 / 1N ] + 6E [A 2 / 2X 2 / 2N 2 ] + 4E [A 3 / 1A 3 / 2X 1 X 3/2] + 4E [A 3 / 2X 3 / 2N] + 4E [A 1 X 1 N 3 ] + 4E [A 2 X 2 N 3 ] + + 10E [A 1 A 2 X 1 X 2 N 2 ] + 12E [A 2 / 1A 2 X 2 / 1X 2 N] + 12E [A 2 / 2A 1 X 2 / 2X 1 N] (9)

X1, X2, A1, A2 und N sind voneinander unabhängig, so dass f1(X1), f2(X2), f3(A1), f4(A2), und f5(N) für beliebige Funktionen f1, f2, f3, f4 und f5 ebenfalls unabhängig voneinander sind. Damit könnte Formel 9 auch geschrieben werden als: E[I4] = E[A 4 / 1]E[X 4 / 1] + E[A 4 / 2]E[X 4 / 2] + E[N4] + 6E[A 2 / 1]E[A 2 / 2]E[X 2 / 1]E[X 2 / 2] + 6E[A 2 / 1]E[X 2 / 1]E[N2] + 4E[A 3 / 1]E[A2]E[X 3 / 1]E[X2] + 2E[A1]E[A2]E[X1]E[X2]E[N] + 4E[A 3 / 1]E[X 3 / 1]E[N] + 6E[A 2 / 2]E[X 2 / 2]E[N2] + 4E[A1]E[A 3 / 2]E[X1]E[X 3 / 2] + 4E[A 3 / 2]E[X 3 / 2]E[N] + 4E[A1]E[X1]E[N3] + 4E[A2]E[X2]E[N3] + 10E[A1]E[A2]E[X1]E[X2]E[N2] + 12E[A 2 / 1]E[A2]E[X 2 / 1]E[X2]E[N] + 12E[A 2 / 2]E[A1]E[X 2 / 2]E[X1]E[N] (10) X 1 , X 2 , A 1 , A 2 and N are independent of each other such that f 1 (X 1 ), f 2 (X 2 ), f 3 (A 1 ), f 4 (A 2 ), and f 5 (N) for any functions f 1 , f 2 , f 3 , f 4 and f 5 are also independent of each other. So formula 9 could also be written as: E [I 4 ] = E [A 4/1] E [X 4/1] + E [A 4/2] E [X 4/2] + E [N 4 ] + 6E [A 2/1] E [A 2/2] E [X 2/1] E [X 2/2] + 6E [A 2/1] E [X 2/1] E [N 2 ] + 4E [A 3/1] E [ A 2 ] E [X 3/1] E [X 2 ] + 2E [A 1 ] E [A 2 ] E [X 1 ] E [X 2 ] E [N] + 4E [A 3/1] E [ X 3/1] E [N] + 6E [A 2/2] E [X 2/2] E [N 2 ] + 4E [A 1 ] E [A 3/2] E [X 1 ] E [X 3/2] + 4E [A 3/2] E [X 3/2] E [N] + 4E [A 1 ] E [X 1 ] E [N 3 ] + 4E [A 2 ] E [X 2 ] E [N 3 ] + 10E [A 1 ] E [A 2 ] E [X 1 ] E [X 2 ] E [N 2 ] + 12E [A 2/1] E [A 2 ] E [X 2/1 ] E [X 2 ] E [N] + 12E [A 2/2] E [A 1 ] E [X 2/2] E [X 1 ] E [N] (10)

Da N, X1 und X2 mittelwertfrei sind, reduziert sich Gleichung 10 zu: E[I4] = E[A 4 / 1]E[X 4 / 1] + E[A 4 / 2]E[X 4 / 2] + E[N4] + 6E[A 2 / 1]E[A 2 / 2]E[X 2 / 1]E[X 2 / 2] + 6E[A 2 / 1]E[X 2 / 1]E[N2] + 6E[A 2 / 2]E[X 2 / 2]E[N2] (11) Since N, X 1 and X 2 are mean free, Equation 10 reduces to: E [I 4 ] = E [A 4/1] E [X 4/1] + E [A 4/2] E [X 4/2] + E [N 4 ] + 6E [A 2/1] E [A 2/2] E [X 2/1] E [X 2/2] + 6E [A 2/1] E [X 2/1] E [N 2 ] + 6E [A 2/2] E [ X 2/2] E [N 2 ] (11)

A1 und A2 sind Rayleigh-verteilt und weisen Moment zweiter und vierter Ordnung 2p 2 / 1 , 2p 2 / 2 und 8p 4 / 1 , bzw. 8p 4 / 2 auf. N weist eine Normalverteilung mit Momenten zweiter und vierter Ordnung von σ 2 / N , bzw. 3σ 4 / N auf. X1 und X2 weisen Momente zweiter Ordnung, die zu 1 normalisiert sind, bzw. Momente vierter Ordnung m1,4 und m2,4 auf. Deshalb reduziert sich E[I4] zu: E[I4] = 8m1,4p 4 / 1 + 8m2,4p 4 / 2 + 3σ 4 / n + 24p 2 / 1p 2 / 2 + 12σ 2 / np 2 / 1 + 12σ 2 / np 2 / 2 (12) A 1 and A 2 are Rayleigh distributed and have moment second and fourth order 2p 2/1 , 2p 2/2 and 8p 4/1 , or 8p 4/2 on. N has a normal distribution with second and fourth order moments of σ 2 / N , or 4 / N on. X 1 and X 2 have second order moments normalized to 1 and fourth order moments m 1.4 and m 2.4 , respectively. Therefore, E [I 4 ] reduces to: E [I 4] = 8m 1.4 p 4/1 + 8m 4 p 2.4 / 2 + 3σ 4 / n + 2 24p / 1p 2/2 + 2 12σ / np 2/1 + 2 12σ / np 2 / 2 (12)

Das Moment zweiter Ordnung von I ergibt sich zu: E[I2] = E[(A1X1 + A2X2 + N)2] = E[A 2 / 1X 2 / 1 + A 2 / 2X 2 / 2 + N2 + 2A1A2X1X2 + 2A1X1N + 2A2X2N] (13) = E[A 2 / 1]E[X 2 / 1] + E[A 2 / 2]E[X 2 / 2] + E[N2] + 2E[A1]E[A2]E[X1]E[X2] + 2E[A1]E[X1]E[N] + 2E[A2]E[X2]E[N] (14) The second-order moment of I results in: E [I 2 ] = E [(A 1 X 1 + A 2 X 2 + N) 2 ] = E [A 2/1 X 2/1 + A 2 / 2X 2/2 + N 2 + 2A 1 A 2 X 1 X 2 + 2A 1 X 1 N + 2A 2 X 2 N] (13) = E [A 2/1] E [X 2/1] + E [A 2/2] E [X 2/2] + E [N 2 ] + 2E [A 1 ] E [A 2 ] E [X 1 ] E [X 2 ] + 2E [A 1 ] E [X 1 ] E [N] + 2E [A 2 ] E [X 2 ] E [N] (14)

Da X1, X2 und N unabhängig voneinander und mittelwertfrei sind, reduziert sich Gleichung 14 zu: E[I2] = E[A 2 / 1]E[X 2 / 1] + E[A 2 / 2]E[X 2 / 2] + E[N2] = 2p 2 / 1 + 2p 2 / 2 + σ 2 / n (15) Since X 1 , X 2, and N are independent of each other and mean-free, Equation 14 reduces to: E [I 2 ] = E [A 2/1] E [X 2/1] + E [A 2/2] E [X 2/2] + E [N 2 ] = 2p 2/1 + 2p 2 / 2 + σ 2 / n (15)

Eine Quadrierung des Terms ergibt: (E[I2])2 = 4p 4 / 1 + 4p 4 / 2 + 8p 2 / 1p 2 / 2 + 4σ 2 / np 2 / 1 + 4σ 2 / np 2 / 2 + σ 4 / n (16) A squaring of the term yields: (E [I 2 ]) 2 = 4p 4/1 + 4p 4/2 + 8p 2 / 1p 2/2 + 4σ 2 / np 2/1 + 4σ 2 / np 2/2 + σ 4 / n (16)

Um schließlich die Kurtosis zu erhalten, wird, wie es für Gleichung A gezeigt ist, das Moment vierter Ordnung durch das Quadrat des Momentes zweiter Ordnung dividiert:

Figure DE102013222211A1_0008
womit Gleichung 5 hergeleitet ist.Finally, to obtain the kurtosis, as shown for Equation A, the fourth-order moment is divided by the square of the second-order moment:
Figure DE102013222211A1_0008
with which equation 5 is derived.

Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.Although some aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.

Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.Depending on particular implementation requirements, embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software. The implementation may be performed using a digital storage medium, such as a floppy disk, a DVD, a Blu-ray Disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or a FLASH memory, a hard disk or other magnetic or optical memory are stored on the electronically readable control signals, which can cooperate with a programmable computer system or cooperate such that the respective method performed becomes. Therefore, the digital storage medium can be computer readable. Thus, some embodiments according to the invention include a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system such that one of the methods described herein is performed.

Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft. Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.In general, embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product having a program code, wherein the program code is operable to perform one of the methods when the computer program product runs on a computer. The program code can also be stored, for example, on a machine-readable carrier.

Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.Other embodiments include the computer program for performing any of the methods described herein, wherein the computer program is stored on a machine-readable medium.

Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.In other words, an embodiment of the method according to the invention is thus a computer program which has a program code for performing one of the methods described herein when the computer program runs on a computer. A further embodiment of the inventive method is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program is recorded for carrying out one of the methods described herein.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.A further embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals, which represent the computer program for performing one of the methods described herein. The data stream or the sequence of signals may be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.Another embodiment includes a processing device, such as a computer or a programmable logic device, that is configured or adapted to perform one of the methods described herein.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.Another embodiment includes a computer on which the computer program is installed to perform one of the methods described herein.

Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.In some embodiments, a programmable logic device (eg, a field programmable gate array, an FPGA) may be used to perform some or all of the functionality of the methods described herein. In some embodiments, a field programmable gate array may cooperate with a microprocessor to perform one of the methods described herein. In general, in some embodiments, the methods are performed by any hardware device. This may be a universal hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the process, such as an ASIC.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.The embodiments described above are merely illustrative of the principles of the present invention. It will be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to others of ordinary skill in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the appended claims and not by the specific details presented in the description and explanation of the embodiments herein.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 020050061057 A1 [0018] US 020050061057 A1 [0018]
  • US 000008295189 B2 [0018] US 000008295189 B2 [0018]
  • US 000008290100 B2 [0018] US 000008290100 B2 [0018]
  • US 000007149205 B2 [0018] US 000007149205 B2 [0018]
  • WO 002008112928 A2 [0018] WO 002008112928 A2 [0018]
  • US 020080192644 A1 [0018] US 020080192644 A1 [0018]
  • US 020080279093 A1 [0018] US 020080279093 A1 [0018]
  • US 020080299932 A1 [0018] US 020080299932 A1 [0018]
  • JP 000S58133060 A [0018] JP 000S58133060A [0018]
  • JP 000S581373337 A [0018] JP 000S581373337 A [0018]
  • JP 000H08316996 A [0018] JP 000H08316996A [0018]
  • JP 002002335196 A [0018] JP 002002335196 A [0018]
  • JP 002002353878 A [0018] JP 002002353878A [0018]
  • JP 002008054303 A [0018] JP 002008054303 A [0018]
  • JP 002009267855 A [0018] JP 002009267855 A [0018]
  • GB 000002451682 A [0018] GB 000002451682 A [0018]
  • CN 000101047486 B [0018] CN 000101047486 B [0018]
  • CN 000101692631 B [0018] CN 000101692631 B [0018]
  • CN 000101697624 B [0018] CN 000101697624 B [0018]
  • US 20090197556 A1 [0018] US 20090197556 A1 [0018]
  • US 6130907 A [0018] US 6130907 A [0018]
  • US 6704378 B2 [0018] US 6704378 B2 [0018]
  • EP 2391022 A1 [0018] EP 2391022 A1 [0018]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • VDI/VDE-Richtlinie 2185 [0004] VDI / VDE Directive 2185 [0004]
  • IEEE 802.11G [0052] IEEE 802.11G [0052]
  • Standards 802.11b, g oder n [0062] Standards 802.11b, g or n [0062]
  • 802.11-Standard [0135] 802.11 standard [0135]

Claims (16)

Vorrichtung zur Detektion von Signalinterferenzen in einem Empfangssignal mit folgenden Merkmalen: einer Prozessoreinrichtung (12; 12'), die ausgebildet ist, um basierend auf einer Potenz (48a; 48b) einer Komponente (38; 42) des Empfangssignals mit einem Exponenten größer als 2 ein Ergebnis zu erhalten, das auf der Potenz (48a; 48b) beruht; und einer Vergleichseinrichtung (14) zum Vergleichen des Ergebnisses mit einem vordefinierten Schwellwert (16), um ein Signalinterferenzdetektionsergebnis abhängig von dem Vergleich zu erhalten.Device for detecting signal interference in a received signal, comprising: a processor device ( 12 ; 12 ' ), which is designed to be based on a power ( 48a ; 48b ) of a component ( 38 ; 42 ) of the received signal with an exponent greater than 2 to obtain a result which is based on the power ( 48a ; 48b ) is based; and a comparator ( 14 ) for comparing the result with a predefined threshold value ( 16 ) to obtain a signal interference detection result depending on the comparison. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Prozessoreinrichtung (12; 12') ferner ausgebildet ist, um basierend auf einer Normierungspotenz (46a; 46b) der Komponente (38; 42) des Empfangssignals mit einem Exponenten, der innerhalb einer Toleranz von ±20% einem Wert der Potenz dividiert durch zwei entspricht, ein Normierungsergebnis zu erhalten, und um das Ergebnis basierend auf einem Quotienten (56a; 56b) basierend auf der Potenz (48a; 48b) mit dem Exponenten größer als 2 und der Normierungspotenz (46a; 46b) zu erhalten.Device according to Claim 1, in which the processor device ( 12 ; 12 ' ) is further configured to be based on a normalization power ( 46a ; 46b ) of the component ( 38 ; 42 ) of the received signal with an exponent corresponding within a tolerance of ± 20% to a value of the power divided by two, to obtain a normalization result, and the result based on a quotient ( 56a ; 56b ) based on the power ( 48a ; 48b ) with the exponent greater than 2 and the normalization power ( 46a ; 46b ) to obtain. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der das Empfangssignal ein komplexes Empfangssignal ist, bei der die Prozessoreinrichtung (12; 12') ausgebildet ist, um einen Realteil (38) oder einen Imaginärteil (42) des komplexen Empfangssignals zu extrahieren, und bei der die Prozessoreinrichtung (12; 12') ferner ausgebildet ist, um das Ergebnis basierend auf der Potenz (48a) des extrahierten Realteils (38) oder basierend auf der Potenz (48b) des extrahierten Imaginärteils (42) zu erhalten.Device according to Claim 1 or 2, in which the received signal is a complex received signal, in which the processor device ( 12 ; 12 ' ) is designed to be a real part ( 38 ) or an imaginary part ( 42 ) of the complex received signal, and in which the processor device ( 12 ; 12 ' ) is further configured to calculate the result based on the power ( 48a ) of the extracted real part ( 38 ) or based on the power ( 48b ) of the extracted imaginary part ( 42 ) to obtain. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der die Prozessoreinrichtung (12; 12') ausgebildet ist, um einen Betragswert (58b') der Potenz (48b) des Imaginärteils (42) und einen Betragswert (58a') der Potenz (48a) des Realteils (38) zu addieren (62), um eine Summe zu erhalten, und eine Wurzel aus der Summe zu berechnen (64).Device according to Claim 3, in which the processor device ( 12 ; 12 ' ) is designed to calculate an amount ( 58b ' ) of potency ( 48b ) of the imaginary part ( 42 ) and an amount ( 58a ' ) of potency ( 48a ) of the real part ( 38 ) ( 62 ) to get a sum and calculate a root from the sum ( 64 ). Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Prozessoreinrichtung (12; 12') ausgebildet ist, um das Ergebnis basierend auf der Potenz (48a; 48b) mit einem Exponenten von größer oder gleich 2,8 zu erhalten.Device according to one of the preceding claims, in which the processor device ( 12 ; 12 ' ) is designed to calculate the result based on the power ( 48a ; 48b ) with an exponent greater than or equal to 2.8. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Prozessoreinrichtung (12; 12') ausgebildet ist, um eine vorbestimmte Anzahl (N) von Abtastwerten der Komponente (38; 42) zu erfassen; jeden Abtastwert mit dem Exponenten zu potenzieren (48a; 48b), um eine Mehrzahl von potenzierten Abtastwerten zu erhalten, und um die Mehrzahl von potenzierten Abtastwerten unter Verwendung der Anzahl von Abtastwerten aufzusummieren (54a; 54b); um eine Summe zu erhalten; und die Potenz basierend auf der Summe zu erhalten.Device according to one of the preceding claims, in which the processor device ( 12 ; 12 ' ) is designed to generate a predetermined number (N) of samples of the component ( 38 ; 42 ) capture; to exponentiate each sample with the exponent ( 48a ; 48b ) to obtain a plurality of exponentiated samples and to sum the plurality of exponentiated samples using the number of samples ( 54a ; 54b ); to get a sum; and to get the power based on the sum. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Empfangssignal ein mittelwertbehaftetes Signal ist und bei der die Prozessoreinrichtung (12; 12') ausgebildet ist, um eine vorbestimmte Anzahl (N) von Abtastwerten basierend auf der Komponente (38; 42) zu erfassen; um einen Mittelwert der Abtastwerte zu bilden (54a; 54b); um eine Abweichung zwischen zumindest einem der Abtastwerte und dem Mittelwert zu erhalten; und um die Potenz basierend auf der Abweichung zu erhalten.Device according to one of the preceding claims, in which the received signal is an averaged signal and in which the processor device ( 12 ; 12 ' ) is adapted to generate a predetermined number (N) of samples based on the component ( 38 ; 42 ) capture; to form an average of the samples ( 54a ; 54b ); to obtain a deviation between at least one of the samples and the mean; and to get the power based on the deviation. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, die ferner eine Speichereinrichtung (16) aufweist, die ausgebildet ist, um den vordefinierten Schwellwert zu speichern und der Vergleichseinrichtung (14) bereitzustellen.Device according to one of the preceding claims, further comprising a memory device ( 16 ), which is designed to store the predefined threshold value and the comparison device ( 14 ). Vorrichtung gemäß Anspruch 8, bei der die Speichereinrichtung (16) ferner ausgebildet ist, um zumindest einen weiteren vordefinierten Schwellwert zu speichern und der Vergleichseinrichtung (14) basierend auf dem Empfangssignal bereitzustellen.Device according to Claim 8, in which the memory device ( 16 ) is further configured to store at least one further predefined threshold value and the comparison device ( 14 ) based on the received signal. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die ausgebildet ist, um Empfangssignale zu empfangen, die auf unterschiedlichen Drahtloskommunikationsstandards basieren, die ferner einen Konfigurator (26) aufweist, der ausgebildet ist, um automatisch oder basierend auf einer Benutzereingabe (28) entweder für einen ersten Drahtloskommunikationsstandard oder für einen unterschiedlichen zweiten Drahtloskommunikationsstandard konfigurierbar ist, wobei die Prozessoreinrichtung (12; 12') ein Bandpassfilter (22) aufweist, der eine einstellbare Bandbreite hat, wobei der Konfigurator (26) ausgebildet ist, bei einer Konfiguration auf den ersten Drahtloskommunikationsstandard das Bandpassfilter (22) auf eine erste Bandbreite einzustellen und einen ersten vordefinierten Schwellwert der Vergleichseinrichtung (14) zu liefern, und bei einer Konfiguration auf den zweiten Drahtloskommunikationsstandard das Bandpassfilter (22) auf eine zweite, unterschiedliche Bandbreite einzustellen und einen zweiten, unterschiedlichen vordefinierten Schwellwert der Vergleichseinrichtung (14) zu liefern.Apparatus according to any one of the preceding claims, adapted to receive received signals based on different wireless communication standards, which also has a configurator ( 26 ) configured to be automatically or based on a user input ( 28 ) is configurable either for a first wireless communication standard or for a different second wireless communication standard, the processor means ( 12 ; 12 ' ) a bandpass filter ( 22 ), which has an adjustable bandwidth, wherein the configurator ( 26 ) is configured, in a configuration to the first wireless communication standard, the bandpass filter ( 22 ) to a first bandwidth and a first predefined threshold value of the comparison device ( 14 ) and, when configured to the second wireless communication standard, the band pass filter ( 22 ) to set a second, different bandwidth and a second, different predefined threshold value of the comparison device ( 14 ) to deliver. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, die ferner eine Alarmeinrichtung (74) aufweist, die ausgebildet ist, um basierend auf dem Signalinterferenzdetektionsergebnis ein Alarmsignal bereitzustellen.Device according to one of the preceding claims, further comprising an alarm device ( 74 ) configured to provide an alarm signal based on the signal interference detection result. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der Schwellwert einem Signal zu Interferenz Verhältnis (SINR) von kleiner oder gleich 11 dB entspricht, wenn das Empfangssignal ein Bluetooth-Signal ist.Device according to one of the preceding claims, wherein the threshold value corresponds to a signal to interference ratio (SINR) of less than or equal to 11 dB, when the received signal is a Bluetooth signal. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Empfangssignal ein komplexes Signal ist und die Prozessoreinrichtung (12; 12') ausgebildet ist, um eine Anzahl (N) von Abtastwerten des komplexen Empfangssignals zu erfassen; Realteile und Imaginärteile der Abtastwerte des komplexen Empfangssignals zu extrahieren (38; 42); die Potenzen (48; 48a; 48b) der extrahierten Realteile (38) und der extrahierten Imaginärteile (42) mit einem Exponenten von 4 zu erhalten; einen Mittelwert der Potenzen zu erhalten (52a; 52b); die Normierungspotenzen (46; 46a; 46b) der extrahierten Realteile (38) und der extrahierten Imaginärteile (42) mit einem Exponenten von 2 zu erhalten; einen Mittelwert der Normierungspotenzen (54; 54a; 54b) zu erhalten; einen Realteilquotienten (56a) basierend auf dem Mittelwert (54a) der Potenzen (48a) der Realteile (38) und dem Mittelwert (52a) der Normierungspotenzen (46a) der Realteile (38), und einen Imaginärteilquotienten (56b) basierend auf dem Mittelwert (54b) der Potenzen (48b) der Imaginärteile (42) und dem Mittelwert (52b) der Normierungspotenzen (46b) der Imaginärteile (42) zu erhalten; einen Summenwert (62) basierend auf einem Quadratwert (58a), der auf dem Realteilquotienten (56a) beruht, und einem Quadratwert (58b), der auf dem Imaginärteilquotienten (56b) beruht, zu erhalten; und das Ergebnis basierend auf einem Wurzelwert (64), der auf dem Summenwert (62) beruht, zu erhalten.Device according to one of the preceding claims, in which the received signal is a complex signal and the processor device ( 12 ; 12 ' ) is adapted to detect a number (N) of samples of the complex received signal; To extract real parts and imaginary parts of the samples of the complex received signal ( 38 ; 42 ); the potencies ( 48 ; 48a ; 48b ) of the extracted real parts ( 38 ) and the extracted imaginary parts ( 42 ) with an exponent of 4; to obtain an average of the powers ( 52a ; 52b ); the normalization powers ( 46 ; 46a ; 46b ) of the extracted real parts ( 38 ) and the extracted imaginary parts ( 42 ) with an exponent of 2; an average of the normalization powers ( 54 ; 54a ; 54b ) to obtain; a real part quotient ( 56a ) based on the mean ( 54a ) of the potencies ( 48a ) of the real parts ( 38 ) and the mean ( 52a ) of the normalization powers ( 46a ) of the real parts ( 38 ), and an imaginary part quotient ( 56b ) based on the mean ( 54b ) of the potencies ( 48b ) of the imaginary parts ( 42 ) and the mean ( 52b ) of the normalization powers ( 46b ) of the imaginary parts ( 42 ) to obtain; a sum value ( 62 ) based on a square value ( 58a ), which is based on the real part quotient ( 56a ) and a square value ( 58b ), which is based on the imaginary part quotient ( 56b ); and the result based on a root value ( 64 ), which is based on the sum value ( 62 ). Verfahren zur Ermittlung eines Schwellwertes mit folgenden Schritten: Empfangen eines Referenzsignals (A1X1); Empfangen eines interferierten Signals (I(t)), das auf dem Referenzsignal (A1X1) und einem Störsignal (A2X2) basiert. Erhalten (82b) des Signal-zu-Interferenz-plus-Rausch-Verhältnis (Signal-to-Interference-plus-Noise-Ratio – SINR) basierend auf dem interferierten Signal (I(t)); Erhalten (82a) eines Ergebnisses basierend auf einer Potenz einer Komponente des Referenzsignals mit einem Exponenten größer als 2; Vergleichen des Ergebnisses mit dem SINR; und Speichern des Ergebnisses in einem Schwellwertspeicher (16).Method for determining a threshold value comprising the following steps: receiving a reference signal (A 1 X 1 ); Receiving an interfered signal (I (t)) based on the reference signal (A 1 X 1 ) and an interfering signal (A 2 X 2 ). Receive ( 82b ) the signal-to-interference-plus-noise-ratio (SINR) based on the interfered signal (I (t)); Receive ( 82a ) a result based on a power of a component of the reference signal having an exponent greater than 2; Comparing the result with the SINR; and storing the result in a threshold memory ( 16 ). Verfahren zur Detektion von Signalinterferenzen in einem Empfangssignal mit folgenden Schritten: Erhalten eines Ergebnisses basierend auf einer Potenz einer Komponente des Empfangssignals mit einem Exponenten größer als 2; und Vergleichen des Ergebnisses mit einem vordefinierten Schwellwert, um ein Signalinterferenzdetektionsergebnis abhängig von dem Vergleich zu erhalten.Method for detecting signal interference in a received signal, comprising the following steps: Obtaining a result based on a power of a component of the received signal having an exponent greater than 2; and Comparing the result with a predefined threshold value to obtain a signal interference detection result depending on the comparison. Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 15, wenn das Programm auf einem Computer läuft.A computer program comprising program code for performing the method of claim 15 when the program is run on a computer.
DE102013222211.4A 2013-10-31 2013-10-31 Device and method for detecting signal interference Expired - Fee Related DE102013222211B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013222211.4A DE102013222211B4 (en) 2013-10-31 2013-10-31 Device and method for detecting signal interference

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013222211.4A DE102013222211B4 (en) 2013-10-31 2013-10-31 Device and method for detecting signal interference

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102013222211A1 true DE102013222211A1 (en) 2015-04-30
DE102013222211B4 DE102013222211B4 (en) 2016-02-18

Family

ID=52811745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013222211.4A Expired - Fee Related DE102013222211B4 (en) 2013-10-31 2013-10-31 Device and method for detecting signal interference

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013222211B4 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115865238A (en) * 2023-02-27 2023-03-28 中国人民解放军国防科技大学 Signal interference detection method and device

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58133060A (en) 1982-02-03 1983-08-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Interference detection system
JPS58137337A (en) 1982-02-10 1983-08-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Interference detection system
JPH08316996A (en) 1995-05-17 1996-11-29 Toshiba Corp Interference detection system
US6130907A (en) 1998-01-14 2000-10-10 Lucent Technologies Inc. Interference detection for spread spectrum systems
US6177906B1 (en) * 1999-04-01 2001-01-23 Arraycomm, Inc. Multimode iterative adaptive smart antenna processing method and apparatus
US6704378B2 (en) 1999-04-28 2004-03-09 Isco International, Inc. Interference detection, identification, extraction and reporting
US20050061057A1 (en) 2003-09-22 2005-03-24 Lueck Keith W. Interference detection systems and methods
US7149205B2 (en) 2001-05-25 2006-12-12 Ntt Docomo, Inc. Interference detection method and interference avoidance system for wireless communication links
US20080192644A1 (en) 2007-02-08 2008-08-14 Yoriko Utsunomiya Radio communication apparatus and radio communication method
WO2008112928A2 (en) 2007-03-15 2008-09-18 Qualcomm Incorporated Adjacent channel interference detection for wireless communication
US20080279093A1 (en) 2007-05-11 2008-11-13 Microsoft Corporation Interference detection
US20080299932A1 (en) 2007-05-25 2008-12-04 Intel Corporation Arrangements for narrow band interference detection
GB2451682A (en) 2007-08-09 2009-02-11 Toshiba Res Europ Ltd Interference detection and avoidance in a spectral band based on stored interference profile information
US20090197556A1 (en) 2006-06-28 2009-08-06 Kaoru Iwakuni Adjacent channel interference detection apparatus and method
CN101047486B (en) 2006-06-23 2010-07-07 华为技术有限公司 Interference detection method
EP2391022A1 (en) 2010-05-27 2011-11-30 Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. Classification of interference
CN101697624B (en) 2009-10-30 2012-07-25 福建星网锐捷网络有限公司 Co-channel interference detection method, co-channel interference detection device and access point equipment
CN101692631B (en) 2009-09-23 2012-10-24 北京创毅视讯科技有限公司 Interference signal detection method and receiver with interference detection function

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58133060A (en) 1982-02-03 1983-08-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Interference detection system
JPS58137337A (en) 1982-02-10 1983-08-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Interference detection system
JPH08316996A (en) 1995-05-17 1996-11-29 Toshiba Corp Interference detection system
US6130907A (en) 1998-01-14 2000-10-10 Lucent Technologies Inc. Interference detection for spread spectrum systems
US6177906B1 (en) * 1999-04-01 2001-01-23 Arraycomm, Inc. Multimode iterative adaptive smart antenna processing method and apparatus
US6704378B2 (en) 1999-04-28 2004-03-09 Isco International, Inc. Interference detection, identification, extraction and reporting
US7149205B2 (en) 2001-05-25 2006-12-12 Ntt Docomo, Inc. Interference detection method and interference avoidance system for wireless communication links
US20050061057A1 (en) 2003-09-22 2005-03-24 Lueck Keith W. Interference detection systems and methods
CN101047486B (en) 2006-06-23 2010-07-07 华为技术有限公司 Interference detection method
US20090197556A1 (en) 2006-06-28 2009-08-06 Kaoru Iwakuni Adjacent channel interference detection apparatus and method
US20080192644A1 (en) 2007-02-08 2008-08-14 Yoriko Utsunomiya Radio communication apparatus and radio communication method
WO2008112928A2 (en) 2007-03-15 2008-09-18 Qualcomm Incorporated Adjacent channel interference detection for wireless communication
US20080279093A1 (en) 2007-05-11 2008-11-13 Microsoft Corporation Interference detection
US8295189B2 (en) 2007-05-11 2012-10-23 Microsoft Corporation Interference detection
US20080299932A1 (en) 2007-05-25 2008-12-04 Intel Corporation Arrangements for narrow band interference detection
GB2451682A (en) 2007-08-09 2009-02-11 Toshiba Res Europ Ltd Interference detection and avoidance in a spectral band based on stored interference profile information
CN101692631B (en) 2009-09-23 2012-10-24 北京创毅视讯科技有限公司 Interference signal detection method and receiver with interference detection function
CN101697624B (en) 2009-10-30 2012-07-25 福建星网锐捷网络有限公司 Co-channel interference detection method, co-channel interference detection device and access point equipment
EP2391022A1 (en) 2010-05-27 2011-11-30 Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. Classification of interference

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
802.11-Standard
IEEE 802.11G
Standards 802.11b, g oder n
VDI/VDE-Richtlinie 2185

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115865238A (en) * 2023-02-27 2023-03-28 中国人民解放军国防科技大学 Signal interference detection method and device
CN115865238B (en) * 2023-02-27 2023-05-02 中国人民解放军国防科技大学 Signal interference detection method and device

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013222211B4 (en) 2016-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112005003076B4 (en) Method for controlling an industrial automation device or a process
DE60312789T2 (en) Fast channel identification for Bluetooth coexistence
DE112007000993B4 (en) System and method for interference or. Fault identification and frequency assignment
EP3692388B1 (en) Method for checking the association of radio nodes with a radio environment by evaluating interference signal components
DE10358650A1 (en) System and method for identifying disturbances in a communication spectrum
DE102007046595A1 (en) Algorithms and Methods for Spectrum #ing
DE102012100582A1 (en) Communication terminal, communication device, method for measuring a signal and method for requesting a measurement
DE102011017474A1 (en) Channel estimation method for wireless communication
CN114025379B (en) Broadband multi-signal detection method, device and equipment
EP3499941B1 (en) Device and method for cross-domain analysis of wireless systems
DE102015221473A1 (en) Configurable evaluation of free channels
DE10320176B3 (en) Frequency channel selection method for frequency hopping radio communications system using evaluation of available channel transmission qualities
DE112012002651T5 (en) A receiver circuit and method for estimating the value of a received signal which assumes three possible values (ACK, NACK, DTX), taking into account the noise power and the channel power
CA3057489C (en) Concept for the analysis of a radio communication system
DE102013222211B4 (en) Device and method for detecting signal interference
CN105453442A (en) Method for detecting interference in a channel of a wireless network
EP2136582B1 (en) Method and computer system for radio field planning
WO2015158445A1 (en) Apparatus and method for sound-based environment detection
CN101807961A (en) Method for realizing spectrum sensing based on bi-spectrum diagonal slice
DE19854177B4 (en) Method and device for avoiding measured value distortions when testing mobile phones due to disturbed or occupied frequency channels of a mobile network
EP3226480B1 (en) Device for detecting a communication standard and corresponding method
Listova et al. The communications channels models in wireless sensor networks, based on the structural-energetic interaction between signals and interferences
DE102012221798A1 (en) Device and method for sequence detection for frequency shift keying
DE102023209335A1 (en) System for detecting the contamination state of the grease of a mechanical component and bearing system
Fischer Physical layer link modeling for mobile ad-hoc networks (MANET)

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee