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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kommunikationssysteme, und insbesondere die Abschwächung einer elektronischen Interferenzquelle innerhalb eines Kommunikationssystems.
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HINTERGRUND
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Der Wunsch, eine effektive drahtlose Kommunikation aufrecht zu erhalten, ist beim Betrieb in Bereichen öffentlicher Sicherheit, wie der Strafverfolgung, Brandrettung, und bei medizinischen Notfällen, um nur einige Beispiele zu nennen, von höchster Priorität. Elektronische Interferenzen, ob absichtlich oder unbeabsichtigt, können für ein Kommunikationssystem störend sein. Ein Funkstörsender ist ein elektronisches Gerät, das eine zulässige Kommunikation absichtlich stört oder blockiert. Obgleich Störgeräte beziehungsweise Jammer in vielen Ländern verboten sind, bleibt die Fähigkeit, solche Geräte online zu erwerben, ein Problem. Unbeabsichtigte Störungen beziehungsweise Interferenzen hingegen können auf einer Gerätefehlfunktion oder zufälligen Umständen beruhen, wie unbeabsichtigte Übertragungen auf Besetztfrequenzen oder versehentlich abstrahlende Signale, die eine Störung mit Ausrüstungsgegenständen verursachen. Beispielsweise eine Fernsehstation, die über einen Polizei-Funkkanal ausgesendet wird. Elektronische Interferenzen von Notrufen, wie Notrufen unter 911, Anrufen zur Sicherung der Strafverfolgung und dergleichen können zu lebensbedrohlichen Folgen führen. Elektronische Störquellen, die in der Nähe von Funkbasisstationen und/oder Repeatern positioniert sind, haben sich dadurch als besonders problematisch erwiesen, dass sie große Empfangsbereiche stören können.
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Entsprechend besteht Bedarf an der Abschwächung von elektronischen Interferenzen eines Kommunikationssystems. Die Fähigkeit, ein Stören von einer elektronischen Störquelle abzuschwächen, wäre in öffentlichen Sicherheitsumgebungen, zum Beispiel dem Hauptsitz einer öffentlichen Sicherheitseinrichtung, oder in einer Notrufzentrale von besonderem Vorteil.
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Figurenliste
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Die beigefügten Zeichnungen, in denen identische oder funktionell ähnliche Elemente in allen Ansichten mit den gleichen beziehungsweise ähnlichen Bezugszeichen versehen sind, sind zusammen mit der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in dieser Schrift aufgenommen und bilden einen Teil dieser Schrift, und dienen dazu, die Ausführungsformen von Konzepten näher zu beschreiben, die die beanspruchte Erfindung enthalten, sowie die verschiedenen Prinzipien und Vorteile dieser Ausführungsformen zu erläutern.
- 1 ist eine Darstellung eines Kommunikationssystems, das elektronische Interferenzen gemäß manchen Ausführungsformen abschwächt;
- 2 ist eine Darstellung eines Kommunikationssystems, das ferner ein Auswählen als Teil der Abschwächung von elektronischen Interferenzen gemäß manchen Ausführungsformen umfasst;
- 3 ist ein Verfahren zur Abschwächung von elektronischen Interferenzen eines Kommunikationssystems gemäß manchen Ausführungsformen;
- 4 ist ein Beispiel eines Kommunikationssystems, das gemäß manchen Ausführungsformen arbeitet;
- 5 ist ein weiteres Beispiel eines Kommunikationssystems, das gemäß manchen Ausführungsformen arbeitet; und
- 6 ist noch ein weiteres Beispiel eines Kommunikationssystems, das gemäß manchen Ausführungsformen arbeitet.
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Ein Fachmann wird erkennen, dass Elemente in den Figuren zur einfachen und deutlichen Darstellung nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind. Zum Beispiel können die Abmessungen von manchen der Elemente in den Figuren im Vergleich zu anderen Elementen übertrieben dargestellt sein, um das Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu verbessern.
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Die Komponenten der Vorrichtung sowie des Verfahrens wurden in den Zeichnungen sofern zweckmäßig durch herkömmliche Symbole dargestellt, und sie zeigen lediglich jene spezifischen Details, die für das Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung von hoher Bedeutung sind, um die Offenbarung nicht mit Einzelheiten zu verschleiern, die für einen Fachmann auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung ohnehin offensichtlich sind.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Kurz gesagt wird hier ein System und Verfahren zur Abschwächung von elektronischen Interferenzen einer Basisstation oder eines Repeaters angegeben. Eine Basisstation wird entweder durch Hinzufügen eines Sekundärempfängers und einer Sekundärantenne rekonfiguriert, oder durch die Rekonfiguration von bestehenden Empfängern und Antennen, die an einer Basisstation bereits vorhanden sind. Basisstationen mit mehr als einem Empfänger können nun rekonfiguriert werden, so dass ein Empfänger und eine Antenne als eine Hauptantenne arbeiten, und die anderen als ein Sekundärempfänger und eine Sekundärantenne zur Detektion von Interferenzen arbeiten. Die verschiedenen Ausführungsformen sehen vor, dass die Sekundärantenne als geometrisch selektive Notch-Antenne arbeitet, die eine vorgegebene Dämpfung bereitstellt, um eine verbesserte Signalqualität zu erbringen. Daraufhin erfolgt eine Auswahlentscheidung durch das Kommunikationssystem, um den optimalen Empfänger und die optimale Antenne für eine Uplink-Kanal-Kommunikation auszuwählen. Der hier vorgestellte Ansatz verhindert in vorteilhafter Weise die Trennung eines Informationsflusses sowohl in Audio- als auch in Daten-Drahtlosdatennetzen. Vorteilhaft kann dies sowohl für Landmobilfunk-(LMR) und LTE (Long Term Evolution)-Systeme sein, bei denen ein Sendeempfänger unter Verwendung eines Empfangs (RX) Uplink-Kanals für einen Empfangsmodus und eines Sende (TX) Downlink-Kanal für einen Sendemodus arbeitet.
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Obgleich die Ausführungsformen in Bezug auf eine Jamm- beziehungsweise Störvorrichtung beschrieben werden, die vermittels absichtlicher Interferenzen beziehungsweise Störungen versucht, eine Kommunikation zu unterbrechen, wird angemerkt, dass der hier angegebene Ansatz der Abschwächung auch auf ein Kommunikationssystem anwendbar ist, das durch unbeabsichtigte Interferenzen gestört wird. Unbeabsichtigte Interferenzen können zum Beispiel von Interferenzquellen wie Intermodulation und/oder passiver Intermodulation (IM/PIM) von zellulären Basisstationen, Stromleitungsrauschen oder LED-Beleuchtungsrauschen stammen, welche manchmal in Systemen mit 700/800 MHz auftreten. Daher kann die Interferenzquelle eine absichtliche störende Interferenzquelle und/oder eine unbeabsichtigte Interferenzquelle aufweisen.
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In manchen Ausführungsformen wird ein Kommunikationssystem, das typischerweise eine Basisstation mit einem einzelnen Empfänger und einer Antenne verwendet, zum Beispiel ein Digital-Mobilfunk-Kommunikationssystem (DMR) rekonfiguriert, um einen Sekundärempfänger mit selektiver Notch-Antenne hinzuzufügen. Der zusätzliche Sekundärempfänger und die zusätzliche Sekundärantenne sind eingerichtet, nach Interferenzen zu scannen, und wenn solche Interferenzen erkannt werden, lenkt der Sekundärempfänger ein Sekundärantennenmuster, um eine Nullstelle auf den Jammer zu richten, wodurch ein minimales Interferenzniveau erzielt wird. Der Sekundärempfänger wird dann auf den gleichen Kanal wie der Hauptempfänger programmiert. Das Kommunikationssystem wählt dann zwischen dem Sekundärempfängerantennenmuster und dem Hauptempfängerantennenmuster auf Grundlage der Signalqualität. Die Kommunikation wird unter Verwendung der ausgewählten Antenne fortgesetzt.
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In einer anderen Ausführungsform wird der Abschwächungsansatz auf ein Kommunikationssystem angewendet, bei dem zwei Empfänger und Antennen bereits an einer Basisstation existieren, wie zum Beispiel einer Dualüberwachungs-Basisstation mit zwei Empfängern, einer Dual-Diversity-Basisstation mit einer Box mit geteilten Empfangswegen, oder ein anderes Basisstationssystem mit zwei Empfängern. Bei diesem Ansatz wird einer der Empfänger rekonfiguriert, als Hauptempfänger zu arbeiten, während der andere Empfänger rekonfiguriert wird, als ein Sekundärempfänger zu arbeiten. Der Sekundärempfänger und die Sekundärantenne werden rekonfiguriert oder umfunktioniert, nach Interferenzen zu scannen, Interferenzen zu detektieren und das Sekundärantennenmuster zu lenken, um einen Jammer zu nullen, wodurch wie oben beschrieben ein minimales Interferenzniveau erzielt wird. Der umfunktionierte Sekundärempfänger wird dann von seinem vorherigen Verwendungszweck auf den gleichen Kanal wie der Hauptempfänger umprogrammiert. Das Kommunikationssystem wählt dann zwischen dem Sekundärempfänger- und dem Hauptempfängerantennenmuster auf Grundlage der Signalqualität, und die Kommunikation wird unter Verwendung der ausgewählten Antenne fortgesetzt.
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In noch einer anderen Ausführungsform wird der Abschwächungsansatz auf ein Kommunikationssystem mit zwei oder mehr Empfängern mit Antennen angewendet, zum Beispiel TETRA, Triple-Diversity, und dergleichen. In diesem Fall werden die Empfänger rekonfiguriert, mit einem Empfänger zu arbeiten, der als ein Hauptempfänger arbeitet, und die anderen Empfänger arbeiten als Sekundärempfänger. Die Sekundärempfänger und -antennen arbeiten bereits auf dem gleichen Kanal wie der Hauptempfänger, wodurch der Bedarf an einer Umprogrammierung negiert wird. Einer der Sekundärempfänger ist zum Scannen nach Interferenzen, Detektieren von Interferenzen und Lenken einer Nullstelle eingerichtet, um ein minimales Interferenzniveau zu erreichen, während der beziehungsweise die andere/n Sekundärempfänger zum Empfang des gleichen Signals wie der Hauptempfänger eingerichtet bleiben. Das Kommunikationssystem wählt zwischen dem Sekundärempfängerantennenmuster und dem Hauptempfängerantennenmuster. Die Kommunikation wird unter Verwendung der ausgewählten Antenne fortgesetzt. Bei einem System mit drei oder mehr Empfängern (einer als Hauptempfänger, die anderen als Sekundärempfänger eingerichtet) kann das Scannen durch eine oder mehrere der umfunktionierten Sekundärempfänger gleichzeitig erfolgen.
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Die verschiedenen Ausführungsformen beschreiben, dass das Entscheiden vermittels eines Mikroprozessors des Kommunikationssystems erfolgt. Zum Beispiel kann das Entscheiden an der Basisstation erfolgen (entweder in der Basisstation selbst eingebettet oder in einer externen „Box“, die an das System gekoppelt ist). Der Mikroprozessor, der das Entscheiden steuert, kann sich innerhalb einer Box, die den Hauptempfänger enthält, in einer gesonderten Box, in einer Anwendung, die auf einem Server läuft, befinden, oder zum Beispiel auch Cloud-basiert sein, um einige Möglichkeiten zu nennen. Die Signale, über die abgestimmt wird, sind Signale von Teilnehmern, und sie werden von mehreren Teilnehmern empfangen. Zumindest zwei Empfangssignale werden auf Signalqualität ausgewertet. Gemäß manchen Ausführungsformen weist die Signalqualität einen Signal/Rausch-Schätzwert auf, und für digitale Übertragungen weist die Signalqualität eine Bitfehlerrate auf. Das Signal mit der höchsten Signalqualität wird ausgewählt, übertragen zu werden (zu den übrigen Teilnehmern auf dem Downlink weitergeleitet zu werden), die nicht ausgewählten Signale werden verworfen. Die Datenburstpakete werden im Digitalmodus von den Sekundärempfängern über Interprotokoll (IP) an den Entscheider gesendet. In einem analogen Modus kann ein analoges Signal über Telefonleitungen gesendet werden.
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Die tatsächlichen Antennenmuster und Reichweiten sind nicht bekannt, und alles, was der Auswähler kennt, ist die Eingangssignalqualität von den Haupt- und Sekundärempfängern. Deshalb wird in Abhängigkeit des Standorts des Teilnehmers dessen Eingangssignal von der einen Antenne oder der anderen Antenne ein höheres Signal/Rausch-Verhältnis haben. Allgemein wird für einen Teilnehmer, der sich außerhalb der Nullstelle der Sekundärantenne befindet, dann das Signal von dem Sekundärempfänger, der an die Sekundärantenne gekoppelt ist, besser sein. Falls sich der Teilnehmer jedoch in der Nullstelle befindet, kann in Abhängigkeit davon, wie nahe der Teilnehmer an der Nullstelle ist und wie ausgeprägt die Null ist, ein besseres Signal auf dem Hauptempfänger vorhanden sein, der an die Hauptantenne gekoppelt ist. Obgleich das Hauptempfängersignal aufgrund der Gegenwart des Jammers verschlechtert sein kann, kann der Hauptempfänger gegenüber der Nullstelle immer noch bevorzugt sein, welche den Teilnehmer sogar noch stärker abweisen kann, wodurch er in das Grundrauschen gedrängt wird.
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1 zeigt unterschiedliche Stufen von Antennenmustern für ein Kommunikationssystem 100 gemäß manchen Ausführungsformen. In Ansicht 110 weist das Kommunikationssystem 100 eine Basisstation mit zwei Empfängern auf, wobei einer als eine Hauptempfängerantenne 102 arbeitet, die Kommunikation von einer Vielzahl von Teilnehmereinheiten 104 unter Verwendung von Uplink-Kanälen empfängt. Der an die Hauptantenne 102 gekoppelte Hauptempfänger liegt immer auf den Kommunikationskanälen. Gemäß den Ausführungsformen wurde entweder zumindest ein Sekundärempfänger dem System hinzugefügt oder innerhalb des bestehenden Systems rekonfiguriert, um eine Sekundärantenne 112 zu steuern.
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In der Ansicht 120 ist ein elektronischer Jammer beziehungsweise Störsender 108 dargestellt, der die Basisstationsempfängerantenne 102 stört, wodurch ein beeinträchtigtes Empfängermuster 116 entsteht, was durch eine verringerte Kommunikationsreichweite und einen verringerten Leistungspegel angezeigt wird. Viele der Teilnehmer 104 sind aufgrund der Störung der Uplink-Kanäle nicht in der Lage zu kommunizieren. Das Störsignal der Störvorrichtung 108 greift die Basisstation an, indem sie hohe Signalpegel auf dem Uplink erzeugt, die das Empfangssignal auf einen Rauschpegel von den Teilnehmern 104 verschlechtert. Deshalb wird die Reichweite, mit der die Teilnehmer arbeiten können, verringert. Teilnehmereinheiten mit ausreichend starken Signalen (nahe dem Basisempfänger / innerhalb von Muster 116) können in der Lage sein, die hinzugefügten Jammer-Interferenzen zu überwinden. Das Ausmaß der Reichweitenverringerung hängt von dem Jammer-Leistungspegel ab, der an dem Basisstationsempfänger empfangen wird.
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In der Ansicht 130 scannt die Sekundärempfängerantenne 112 gemäß den Ausführungsformen nach Interferenzen von der Störvorrichtung 108 unter Verwendung des Antennenmusters 126. Gemäß den Ausführungsformen arbeitet die Sekundärantenne 112 als geometrisch selektive Notch-Antenne, die eine vorgegebene Dämpfung bereitstellt, um eine verbesserte Signalqualität zu liefern. Zum Beispiel besteht ein Verfahren zur Detektion von Interferenzen darin, einen unbelegten Kanal zu prüfen, um festzustellen, ob dort Leistung vorhanden ist, die Interferenzen eines Jammers anzeigt. Ein Beispiel für eine geometrisch selektive Notch-Antenne ist ein Adcock-Antennenarray. Das Adcock-Antennearray kann zur Verwendung über einen breiten Frequenzbereich verwendet werden, zum Beispiel UKW (Ultrakurzwelle) mit 30 MHz bis 300 MHz, bis zu UHF (Dezimeterwellen, UHF-Band) mit 300 MHz bis 3 GHz.
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Nun befindet sich eine der Vielzahl von Teilnehmereinheiten 114 außerhalb des Musters 126 und wird daher nicht durch die verringerte Kommunikationsreichweite in Ansicht 120 beeinträchtigt, sondern auch durch die Kerbe des Musters 126. Gemäß den Ausführungsformen beginnt der Sekundärempfänger, die Kerbe beziehungsweise Nullstelle zu drehen, um diese genauer an dem Jammer auszurichten, wie dies in der nächsten Ansicht dargestellt ist.
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Wie in Ansicht 140 dargestellt, hat der Sekundärempfänger als Reaktion auf die Detektion von Interferenzen die Sekundärantennenkerbe so gelenkt, dass diese an der Störvorrichtung 108 ausgerichtet ist und diese mit dem gelenkten Antennenmuster 136 ausgenullt wird. Somit wurden Interferenzen minimiert. Wie in dieser Ansicht gezeigt ist, befindet sich die Teilnehmereinheit 114 nun innerhalb des Antennenmusters, während der Jammer aufgehoben wird. Die Minimierung der Interferenzen ergibt eine erhöhte Signalqualität von dem Teilnehmer. Daher kann das Hinzufügen eines Sekundärempfängers mit selektiver Notch-Antenne 112 in vorteilhafter Weise dafür verwendet werden, ein elektronisches Stören abzuschwächen. Die Fähigkeit, Antennenmuster weiter zu optimieren, wird durch einen Entscheidungsprozess beschrieben, der im Anschluss erläutert wird.
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2 zeigt eine andere Darstellung eines Kommunikationssystems 200, das elektronisches Stören entsprechend den Ausführungsformen durch die Verwendung eines Hauptempfängers und einer Hauptantenne zusammen mit einem Sekundärempfänger und einer Sekundärantenne abschwächt. In der Ansicht 210 arbeitet eine Hauptempfängerantenne 202 und eine Vielzahl von Teilnehmereinheiten 204 innerhalb eines Hauptantennenmusters 206. In Ansicht 220 hat eine Störvorrichtung 208 die Hauptempfängerantenne 202 gestört, wodurch das Hauptantennenmuster 206 negativ beeinflusst wird, wie dies durch das beeinträchtigte Hauptantennenmuster 216 dargestellt ist. Das beeinträchtigte Hauptantennenmuster 216 zeigt eine verringerte Kommunikationsreichweite und verringerte Leistungspegel, weil es von der Störvorrichtung 208 beeinträchtigt wird. In dieser Ansicht ist lediglich eine der Vielzahl von Kommunikationsvorrichtungen 204, dargestellt als Teilnehmereinheit 214, in der Lage, auf einem Uplink-Kanal mit der Hauptempfängerantenne 202 zu kommunizieren, während die Abdeckung beeinträchtigt wurde, wodurch die Kommunikation mit anderen Teilnehmern nicht möglich ist.
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Die Ansicht 230 zeigt die Sekundärempfängerantenne 212 und das ihr zugeordnete Sekundär-Notch-Antennenmuster 226 mit der Notch beziehungsweise Kerbe 228. Der Sekundärempfänger und die Sekundärempfängerantenne 212 können dem System 220 hinzugefügt worden sein oder sie waren in dem System bereits zu einem anderen Zweck vorhanden, zum Beispiel zur Dualüberwachung. Die Sekundärantenne arbeitet, wie oben bereits beschrieben, als geometrisch selektive Notch-Antenne, die eine vorgegebene Dämpfung bereitstellt, um eine verbesserte Signalqualität zu liefern. In dieser Ansicht wurde die Sekundärempfängerantenne 212 bereits so gelenkt, dass sie an der Störvorrichtung 208 ausgerichtet ist. Wie in dieser Ansicht dargestellt, obgleich die Mehrheit der Teilnehmer 212 nun in der Lage wäre, innerhalb des Sekundär-Notch-Antennenmusters 226 zu kommunizieren, gibt es immer noch eine aus der Vielzahl von Kommunikationsvorrichtungen 204, bei der es sich um die Teilnehmereinheit 214 handelt, die durch die Kerbe 228 beeinträchtigt wird. Um die beeinträchtigte Teilnehmereinheit 214 geht es in der Ansicht 240.
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Die Ansicht 240 zeigt sowohl die Haupt- als auch Sekundärempfängerantennen 202, 212 und deren jeweilige Muster, die ein beeinträchtigtes Hauptantennenmuster 216 und Sekundär-Notch-Antennenmuster 226 aufweisen. Wie in dieser Ansicht zu sehen ist, bleibt eine der Vielzahl von Kommunikationsvorrichtungen 204, bei der es sich um die Teilnehmereinheit 214 handelt, innerhalb der Kerbe 228 des Sekundär-Notch-Antennenmusters 226, jedoch könnte die Teilnehmereinheit 214 nun vorteilhafterweise kommunizieren, falls das der ersten Empfängerantenne 202 zugeordnete Hauptantennenmuster 212 verwendet würde. Daher erfolgt gemäß den Ausführungsformen eine Auswahlentscheidung, um zwischen den beiden Antennenmustern 216, 226 auf Grundlage der Signalqualität zu wählen. Die Auswahlentscheidung erfolgt über einen Mikroprozessor des Kommunikationssystems. Für die Zwecke dieser Anmeldung kann sich der Mikroprozessor, der die Entscheidung steuert, innerhalb der Box, die den Hauptempfänger enthält, einer separaten Box, einer auf einem Server laufenden Anwendung, oder sogar innerhalb eines cloudbasierten Systems befinden, um nur einige Beispiele zu nennen. Für die Zwecke dieser Anmeldung kann die Signalqualität ein Signal/Rausch-Verhältnis (SNR), eine Bitfehlerrate (BER), eine Frequenzfehlerrate (FER), eine digitale Audioqualität (DAQ), und/oder andere Parameter aufweisen, sofern diese für die Art des Kommunikationssystems (zum Beispiel analog oder digital) zweckmäßig sind. Die Signal/Rausch-Qualitätsparameter können auf Grundlage dessen variieren, ob das System ein analoges System, eines digitales System, ein stationäres System, ein mobiles System, ein TETRA-System und APCO25 System ist, um nur einige zu nennen. Die Auswahlentscheidung kann ferner auf einer Teilnehmer-GPS basieren (und ungefährer Kenntnis eines Interferenzbereichs). Gemäß den Ausführungsformen ermöglicht das Auswählen einen verbesserten Abdeckungsbereich, der bessere Signale des Sekundär-Notch-Antennenmusters 226 und einen Teil 236 des beeinträchtigten Hauptantennenmusters 236 beinhaltet, der immer noch stärker als das Sekundär-Notch-Antennenmuster 226 ist. Entsprechend können Antennenteilnehmereinheiten 204 noch über die Sekundärempfängerantenne 212 kommunizieren, während die Teilnehmereinheit 214 unter Verwendung der Hauptempfängerantenne 202 kommuniziert.
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Die Ausführungsformen der 1 und 2 können leicht auf digitale Mobilfunksysteme (DMR) mit normalerweise einem Basisstationsempfänger und einer Antenne, bei denen ein zusätzlicher Empfänger und Antenne zu der Basisstation hinzugefügt werden, oder ein P-25-System angewendet werden, bei dem es bereits zwei Empfänger in der Basisstation gibt. Die Ausführungsformen sind leicht auf Dual-Diversity- und Triple-Diversity-Systeme anwendbar. Die Systeme können unter Verwendung von zwei physischen Basisstationsempfängerboxen oder einer einzelnen Box implementiert werden, bei der eine Diversity dadurch verbaut wird, dass zwei Ausgänge von Empfängern aufgeteilt werden und zwischen diesen ausgewählt wird, wodurch eine Auswahl in einem Diversity-Pfad hinzugefügt wird.
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3 ist ein Verfahren 300 zur Abschwächung von elektronischem Stören eines Kommunikationssystems gemäß manchen Ausführungsformen. Das Verfahren wird hinsichtlich eines Systems mit zwei Empfängern (eingerichtet als ein Hauptempfänger und ein Sekundärempfänger) beschrieben, und dann anhand eines Systems mit mehr als zwei Empfängern (eingerichtet als ein Hauptempfänger und mehr als ein Sekundärempfängern) beschrieben.
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Das Verfahren 300 beginnt damit, dass ein Kommunikationssystem Kommunikationsverkehr auf einem Hauptempfänger und einer Hauptantenne bei 302 empfängt. Während dieser Kommunikation scannt eine Sekundärempfängerantenne bei 304 nach Interferenzen von einer elektronischen Störvorrichtung, unter Verwendung eines Sekundärantennenmusters Notch-Antennenmuster.
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Für Ausführungsformen mit mehr als zwei Empfängern kann das Scannen kontinuierlich stattfinden, bis in Schritt 306 eine Interferenz detektiert wird. Für Ausführungsformen mit nur zwei Empfängern erfolgt das Scannen außerhalb des Kanals. In jedem Fall wird das Sekundärantennenmuster in Schritt 308 derart gelenkt, bis bei 310 ein minimales Interferenzniveau erreicht wird. In Abhängigkeit von der Art des Systems wird bei 312 das Verfahren 300 in zwei unterschiedlichen Wegen ablaufen.
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Bei einem System 314, das mit einem Hauptempfänger und einer Hauptantenne und einem einzelnen Sekundärempfänger und einer einzelnen Sekundärantenne ausgebildet ist, wird der Sekundärempfänger automatisch auf den Kommunikationskanal des Hauptempfängers umprogrammiert. Das Auswählen findet dann bei 322 statt, über einen Mikroprozessor des Kommunikationssystems, um zwischen der Sekundärantenne und den Hauptantennenmustern auf Grundlage der Signalqualität auszuwählen. Die Entscheidungsauswahl kann ferner auf der Kenntnis eines Interferenzbereichs, der eine Teilnehmereinheit des Kommunikationssystems beeinträchtigt, und einer Teilnehmer-GPS für diese Teilnehmereinheit basieren. Die Kommunikation erfolgt dann bei 324 unter Verwendung der ausgewählten Antenne.
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Bei einem System, das mit einem Hauptempfänger und mehr als zwei Sekundärempfängern und Sekundärantennen 318 ausgebildet ist, werden der Sekundärempfänger und die Sekundärantenne bereits auf den Hauptempfänger-Kommunikationskanal sein, so dass keine Umprogrammierung erforderlich ist. Die zusätzlichen Empfänger können dazu verwendet werden, einen kontinuierlichen Scan bereitzustellen, um eine Interferenz zu detektieren, während die anderen Empfänger Parameter wie der Antennengewinn, SNR, und andere Signalqualitätsfaktoren messen. Das Auswählen findet bei 322 statt, um zwischen den Sekundärantennen- und Hauptantennenmustern auf Grundlage der Signalqualität in der oben beschriebenen Art und Weise auszuwählen. Eine Vielzahl von Auswahleingaben kann dazu verwendet werden, die beste Antenne beziehungsweise den besten Empfänger zu bestimmen. Das Auswählen kann beispielsweise auch das Senden von Anweisungen von dem Kommunikationssystem umfassen, um falls zweckmäßig das Ausnullen des Sekundärempfängers zu unterstützen, wodurch eine bestimmte Abdeckung von der Sekundärantenne wiedergewonnen wird. Dies stellt sicher, dass bestimmte Teilnehmereinheiten, wie jene, die zu den ersten Respondern gehören, nicht ausgenullt werden. Die Kommunikation findet dann bei 324 unter Verwendung der ausgewählten Antenne statt.
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Wie oben beschrieben können es in manchen Fällen die Nähe und die Signalstärke der Teilnehmervorrichtung gegenüber der Hauptbasisstation ermöglichen, dass Kommunikationen bei der Hauptbasisstationsantenne bleiben, während in anderen Fällen ein Teilnehmer, der zuvor gestört worden wäre, nun die Sekundärantenne zur Kommunikation mit der Basisstation nutzen kann.
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Bei dem Schritt des Auswählens 322, gesteuert durch einen Prozessor des Kommunikationssystems, und ohne zu wissen, auf welchen Kanal der Sekundärempfänger programmiert ist, sieht der Auswähler nur Datenbursts. Das Auswählen erfolgt für jedes Paket, das von dem Sekundärempfänger und dem Hauptempfänger erzeugt wird. Jedoch läuft gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der Auswähler immer, wodurch vorteilhafterweise sichergestellt wird, dass die Abschwächungsleistung immer zumindest so gut ist, wie jene, die durch den Hauptempfänger bereitgestellt wird. Wie zuvor beschrieben, kann sich der Auswähler innerhalb der Basisstation befinden, oder in einer externen Box, die an die Basisstation gekoppelt ist.
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4 ist ein Kommunikationssystem, das gemäß manchen Ausführungsformen arbeitet. Das Kommunikationssystem 400 weist eine Basisstation 410 mit einer Hauptempfängerantenne 402 auf, die zum Beispiel durch ein Koaxialkabel oder andere Verbindungsmittel an einem Hauptempfänger 404 gekoppelt ist. Bei dem Kommunikationssystem kann es sich um ein digitales System oder ein analoges System oder eine Kombination daraus handeln. Das Kommunikationssystem 400 ist ein System, das typischerweise nur einen Empfänger verwendet, bei dem es sich um den Hauptempfänger 404 handelt. Solche Systeme können ein digitales Mobilfunksystem (DMR), ein P25-Funksystem, und andere System aufweisen, bei deinen ein einzelner Empfänger an jeder Basisstation zum Einsatz kommt, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Gemäß manchen Ausführungsformen weist das Kommunikationssystem 400 weiterhin einen zusätzlichen Empfänger auf, der als Sekundärempfänger 414 bezeichnet wird. Der Sekundärempfänger 414 kann dem System 400 unter Verwendung einer zweckmäßigen Verbindung 408, wie beispielsweise einem Koaxialkabel, hinzugefügt werden, die die Sekundärantenne 412 koppelt. Gemäß dieser Ausführungsform sind die beiden Empfänger, die den Hauptempfänger 404 und den Sekundärempfänger 414 aufweisen, innerhalb eines vorgegebenen Abstands voneinander co-platziert, zum Beispiel 100 Meter.
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Gemäß dieser Ausführungsform scannt der Sekundärempfänger 414 nach Interferenzen an der Antenne 412. Dies wird, wie oben beschrieben durch Drehen des Sekundärantennenmusters erzielt, während nach Interferenzen gesucht wird. Sobald Interferenzen detektiert wurden, wird das Sekundärantennenmuster genauer gelenkt, bis ein minimales Interferenzniveau erreicht ist. Ein elektronischer Prozessor, der dem zweiten Empfänger 414 zugeordnet ist, programmiert den zweiten Empfänger dann auf einen Kommunikationskanal des Hauptempfängers 404 um, wodurch eine Nullstelle an der Störfrequenz innerhalb dieses Kanals bereitgestellt wird. Das Gesamtantennenmuster wird somit wie in den 1 und 2 dargestellt verbessert.
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Gemäß den Ausführungsformen führt dann ein Prozessor, der dem Kommunikationssystem 400 zugeordnet ist, eine Auswahl durch, um zu bestimmen, welcher Empfänger, also Hauptempfänger 404 oder Sekundärempfänger 414, die beste Signalqualität besitzt. Eine Auswahl zwischen den beiden Empfängern ermöglicht ein insgesamt verbessertes Antennenmuster, das Interferenzen wie in 2 dargestellt abschwächt.
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In manchen Ausführungsformen kann der Sekundärempfänger bereits innerhalb des Systems existieren, zum Beispiel einem Dualüberwachungssystem oder einem Dual-Diversity-System, bei dem zwei Empfänger zum Einsatz kommen. Falls dann zwei Empfänger verfügbar sind, kann einer der Empfänger als ein Sekundärempfänger umfunktioniert werden und ein Betrieb erfolgt wie in der Ausführungsform von 4 beschrieben. Somit kann das Kommunikationssystem 400 ein Dualüberwachungs- oder ein Dual-Diversity-System mit ersten und zweiten Empfängern aufweisen, bei denen der erste Empfänger als der Hauptempfänger arbeitet, der eingerichtet ist, die Auswahlentscheidung zu steuern, und der Sekundärempfänger umfunktioniert wird, um die Nullstelle zu steuern.
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5 ist ein anderes Kommunikationssystem, das gemäß manchen Ausführungsformen ausgebildet ist und arbeitet. Das Kommunikationssystem 500 weist eine Basisstation 510 mit einer Hauptempfängerantenne 502 auf, die zum Beispiel durch ein Koaxialkabel oder ein anderes Verbindungsmittel mit einem Hauptempfänger 504 gekoppelt ist. Das Kommunikationssystem 500 ist ein System, das bereits drei Empfänger aufweist, wodurch es zu einem Triple-Diversity-System wird, zum Beispiel einem TETRA System.
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Gemäß dieser Ausführungsform funktioniert das Kommunikationssystem 500 zwei Empfänger der drei Empfänger als zwei Sekundärempfänger 514a, 514b um, die durch eine zweckmäßige Verbindung 508, wie einem Koaxialkabel, mit einer Antenne 512 gekoppelt sind, die nun als eine einzige Sekundärantenne für die beiden Empfänger arbeitet. Gemäß dieser Ausführungsform arbeitet der erste Sekundärempfänger 514a als Interferenzendetektionsempfänger, während der zweite Sekundärempfänger 514b immer auf die gleiche Frequenz wie der Hauptempfänger 504 eingestellt ist. Die beiden Sekundärempfänger 514a, 514b sind daher vorteilhafterweise in der Lage, gleichzeitig Interferenz und Gewinn zu verfolgen. Gemäß dieser Ausführungsform scannt der erste Sekundärempfänger 514a kontinuierlich nach Interferenzen, während der zweite Sekundärempfänger 514b auf dem gleichen Kanal wie der Hauptempfänger bleiben kann, um den Gewinn zu messen.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist der erste Sekundärempfänger 514a in der Lage, kontinuierlich in der oben beschriebenen Art und Weise nach Interferenzen an der Antenne 512 zu scannen. In dieser Ausführungsform negiert das System vorteilhafterweise jeden Bedarf an Umprogrammierung des ersten Sekundärempfängers 514a, weil der zweite Sekundärempfänger 514b bereits auf den gleichen Kommunikationskanal wie der Hauptempfänger 504 programmiert ist. Die Nullstelle, wie sie durch die Antenne 512 bereitgestellt wird, ist daher in der Lage, eine Interferenz von der Störvorrichtung zu minimieren.
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Das Kommunikationssystem 500 stellt vorteilhafterweise ein kontinuierliches Scannen durch den ersten Sekundärempfänger 514a bereit, so dass jede Veränderung in Signalinterferenzen von der Störvorrichtung detektiert werden können, selbst wenn die Störvorrichtung die Orte wechselt. Gemäß den Ausführungsformen führt ein Prozessor, der dem Kommunikationssystem 500 zugeordnet ist, eine Auswahl durch, um zu bestimmen, welcher Empfänger, also Hauptempfänger 504 oder erster Sekundärempfänger 514a, die beste Signalqualität hat. Eine Kommunikation kann dann unter Verwendung der ausgewählten Antenne erfolgen.
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Die Interferenzenabschwächung dieser Ausführungsform kann auf eine Basisstation mit mehreren Trägern angewendet werden, wie ein Basisstationsrack, das einen Breitbandempfänger mit einer Vielzahl von Empfängerkarten bereitstellt. Zum Beispiel kann ein Breitbandempfänger-Basisstationsrack, das acht Kanäle aufweist, acht unterschiedliche Antennenmuster über acht unterschiedliche Antennen bereitstellen, um Interferenzen zu detektieren. Daher können Empfänger hinzugefügt werden, wie dies in 4 dargestellt ist, oder bestehende Empfänger können umfunktioniert werden, wie dies durch die Ausführungsformen aus 5 angegeben wird. Dementsprechend ist der Abschwächungsansatz, der durch die verschiedenen Ausführungsformen bereitgestellt wird, leicht auf verschiedene Systeme anwendbar.
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6 ist ein anders Kommunikationssystem, das gemäß manchen Ausführungsformen arbeitet. Das Kommunikationssystem 600 ist ein mobiles System, bei dem ein Hauptempfänger 604 mit einer Hauptempfängerantenne 602 an einem Fahrzeug 610 montiert ist. Das Kommunikationssystem 600 weist ferner zumindest einen Sekundärempfänger 614 mit einer Sekundärantenne 612 auf, die an eine Drohne 620 gekoppelt ist. Eine Tether-Einrichtung 608 koppelt den zumindest einen Sekundärempfänger 614 an den Hauptempfänger 604, wobei die Tether-Einrichtung Leistung und Netzwerkverkehr für den zumindest einen Sekundärempfänger 614 bereitstellt. Gemäß dieser Ausführungsform würde das Empfangssignal via IP über die Tether-Einrichtung 608 an eine Auswahleinrichtung 606 gesendet werden, die durch einen Mikroprozessor gesteuert wird. Diese Ausführungsform verhindert in vorteilhafter Weise, dass ein Jammer ein Drahtlos-Backhaul-System auslöscht.
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Gemäß dieser Ausführungsform stellt die Drohne 620 eine Drehung zur Steuerung der Interferenznullstelle der Sekundärantenne 612 bereit, wie in dem 2-Empfänger-Fall, der in 4 beschrieben wurde. Die Verwendung der Drohne bietet den weiteren Vorteil einer präzisen Drehung der Sekundärantennen-Nullstelle, um Interferenzen von einer Störvorrichtung abzuschwächen.
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Dementsprechend wurde ein verbesserter Ansatz zur Abschwächung von elektromagnetischen Interferenzen auf ein Kommunikationssystem angegeben. Die elektronischen Interferenzen können absichtliche oder unabsichtliche sein. Basisstationen mit mehr als einem Empfänger (hinzugefügt oder zuvor vorhanden) können nun rekonfiguriert werden, so dass ein Empfänger und eine Antenne als eine Hauptantenne arbeiten, und die anderen arbeiten als Sekundärempfänger und -antenne, um Interferenzen zu detektieren. Die verschiedenen Ausführungsformen sehen vor, dass die Sekundärantenne als eine geometrisch selektive Notch-Antenne arbeitet, die eine vorgegebene Dämpfung bereitstellt, um eine verbesserte Signalqualität zu bieten. Dann erfolgt eine Auswahlentscheidung durch das Kommunikationssystem, um den optimalen Empfänger und die optimale Antenne für eine Uplink-Kanal-Kommunikation auszuwählen. Der hier angegebene Ansatz verhindert vorteilhafterweise die Trennung eines Informationsflusses sowohl in Audio- als auch Datendrahtlos-Datennetzwerken. Sowohl für Landmobilfunksystem (LMR) als auch LTE-Systeme ergeben sich Vorteile.
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Bei der vorgenannten Schrift wurden konkrete Ausführungsformen beschrieben. Ein Fachmann wird jedoch zu schätzen wissen, dass verschiedene Modifizierungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, abzuweichen. Entsprechend sind die Beschreibung und die Figuren eher als beispielhaft denn als beschränkend anzusehen, und alle derartigen Modifikationen sollen im Schutzumfang der vorliegenden Lehren enthalten sein.
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Die Nutzen, Vorteile, Problemlösungen und jedwede(s) Element(e), die verursachen, dass irgendein Nutzen, Vorteil oder eine Lösung auftritt oder stärker hervortritt, sind nicht als wichtige, erforderliche, oder essentielle Merkmale oder Elemente eines oder aller Ansprüche auszulegen. Die Erfindung wird allein durch die beigefügten Ansprüche einschließlich jedweder Änderungen, die während der Anhängigkeit dieser Anmeldung vorgenommen werden, und allen Entsprechungen dieser Ansprüche wie eingereicht definiert.
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Ferner können in dieser Schrift relative Bezeichnungen wie erstes und zweites, oberes und unteres, und dergleichen lediglich verwendet werden, um eine Einheit oder Handlung von einer anderen Einheit oder Handlung abzugrenzen, ohne dass eine derartige, tatsächliche Beziehung oder Reihenfolge zwischen solchen Einheiten oder Handlungen notwendigerweise erforderlich oder impliziert wäre. Die Begriffe „aufweisen“, „aufweisend“, „haben“, „mit“, „umfasst“, „umfassend“ „enthält“ „enthaltend“ oder jedwede andere Variation dieser Begriffe beabsichtigen, eine nicht-ausschließliche Inklusion abzudecken, so dass ein Prozess, ein Verfahren, ein Gegenstand oder eine Vorrichtung, der/die/das eine Auflistung von Elementen aufweist/umfasst/enthält, nicht nur jene Elemente umfasst, sondern andere Elemente umfassen kann, die nicht ausdrücklich in einem solchen Prozess, Verfahren, Gegenstand oder Vorrichtung aufgelistet oder diesen zu eigen sind. Ein Element, dem ein „weist ein ... auf“, „besitzt ein ...“, „umfasst ein ...“, „enthält ein ...“ vorausgeht, schließt ohne weitere Beschränkungen nicht das Vorhandensein von zusätzlichen identischen Elementen in dem Prozess, Verfahren, Gegenstand, oder Vorrichtung aus, der/die/das das Element aufweist, besitzt, umfasst oder enthält. Die Begriffe „ein/einer/eine/eines“ sind als ein oder mehrere definiert, es sei denn, dies ist vorliegend anders angegeben. Die Begriffe „wesentlich“, „im Wesentlichen“, „ungefähr/annäherungsweise“ „etwa“ oder jedwede andere Version dieser Begriffe sind derart definiert, dass sie dem nahekommen, was von einem Fachmann verstanden wird, und in einer nicht-beschränkenden Ausführungsform ist der Begriff dahingehend definiert, dass er innerhalb von 10%, bei einer anderen Ausführungsform innerhalb von 5 %, bei einer anderen Ausführungsform innerhalb von 1 %, und bei einer anderen Ausführungsform innerhalb von 0,5 % liegt. Der Begriff „gekoppelt“, falls vorliegend verwendet, wird als verbunden/angeschlossen definiert, obgleich nicht zwangsläufig unmittelbar und nicht zwangsläufig mechanisch. Eine Vorrichtung oder Struktur, die in gewisser Weise „eingerichtet/konfiguriert“ ist, ist zumindest auf diese Weise eingerichtet/konfiguriert, kann aber auch in einer Weise konfiguriert sein, die nicht aufgelistet sind.
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Die Zusammenfassung der Offenbarung wird angegeben, um es dem Leser zu ermöglichen, das Wesen der technischen Offenbarung schnell zu erfassen. Es versteht sich, dass die Zusammenfassung nicht dazu genutzt werden soll, den Schutzumfang oder die Bedeutung der Ansprüche einzuschränken. Ferner kann der obigen Beschreibung entnommen werden, dass verschiedene Merkmale in verschiedenen Ausführungsformen zu Gruppen zusammengefasst werden, was dem Zwecke der Straffung der Offenbarung dient. Dieses Verfahren der Offenbarung sollte nicht dahingehend ausgelegt werden, dass es eine Absicht widerspiegelt, dass die beanspruchten Ausführungsformen mehr Merkmale benötigen als ausdrücklich in jedem Anspruch genannt sind. Eher besteht der Gegenstand der Erfindung in weniger als allen Merkmalen einer einzelnen offenbarten Ausführungsform. Somit werden die nachfolgenden Ansprüche als Teil der ursprünglichen Offenbarung in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, und verbleiben dort, selbst wenn sie während der Verfolgung der Anmeldung aus den Ansprüchen gestrichen werden, wobei jeder Anspruch für sich als separater Gegenstand steht. Ferner soll nicht angenommen werden, dass ein nicht gezeigter Gegenstand zwangsläufig vorhanden ist, wobei es manchmal notwendig werden kann, die Ansprüche mithilfe negativer Beschränkung zu definieren, die vorliegend dadurch gestützt werden, dass sie den Gegenstand, der in solch negativen Beschränkungen abgelehnt wird, einfach nicht zeigen.
