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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung
zur Regulierung der Verwendung von Mobiltelefonen in begrenzten
Bereichen, wie beispielsweise Konferenzräumen, Konzerthallen, Kinos
etc.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Da
mehr Teilnehmer Mobiltelefone benutzen und diese überall mit
hinnehmen, selbst an Orte wie Konzerthallen, Kinos, Synagogen, Kirchen
etc., besteht ein Bedürfnis
nach einem System, das derartige Mobiltelefone davon abhält, zu läuten und
andere, sich in der Nähe
befindliche Personen zu stören
(vgl. S. Teitelbaum "Cellular
Obsession", Wired
Magazine, Wired Ventures Inc., Band 5, Nr. 1, Januar 1997, Seiten
144-149, 194-196).
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Bestimmte
Mobiltelefone beinhalten Eigenschaften, die die Beeinträchtigung
minimieren und es dennoch Teilnehmern ermöglichen, den Empfang eines
Anrufes wahrzunehmen. Ein Verfahren beinhaltet die Verwendung eines
Vibrationsmechanismus, der das geräuschvolle Läuten ersetzt (s.
US-Patent Nr. 5,404,391 ). Im Vibrationsmodus
fühlt der
Teilnehmer beim Empfang eines Anrufes die Vibration des Mobiltelefons
und kann folglich den Ort verlassen und sprechen, ohne weitere Personen
zu stören.
Das Hauptproblem besteht darin, dass nur ein geringer Prozentsatz
der auf dem Markt befindlichen Mobiltelefone eine derartige Vibrationseigenschaft
umfassen und dass selbst Benutzer, die ein Mobiltelefon haben, das
dieses Merkmal aufweist, es vergessen können, das Telefon in den Vibrationsmodus
umzuschalten, oder dies absichtlich unterlassen.
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Weiterhin
kann die Verwendung von Mobiltelefonen mehr als eine akustische
Beeinträchtigung verursachen.
Gemäß aktuellen
medizinischen Forschungen kann die Verwendung von Mobiltelefonen den
normalen Betrieb von Herzschrittmachern und anderen medizinischen
Geräten
beeinträchtigen
(vgl. Journal of Medical Engineering & Technology, "Interference to medical equipment from
mobile phones" 21(3-4):141-6,
1997 Mai-August). Auf ähnliche
Weise kann eine Durchsetzung von Richtlinien zur Verwendung von
Mobiltelefonen in der Nähe
von Luftfahrtsgeräten
oder sonstigen gegenüber
Radiofrequenzen anfälligen
Geräten
vorteilhaft sein (vgl.
US-Patent
Nr. 5,670,742 ).
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Darüber hinaus
können
bestimmte Behörden ein
Interesse daran haben, Mobilfunkteilnehmer am Aufbau von Anrufen
zu hindern. Dies könnte
in Militärstützpunkten
der Fall sein, in denen die Verhinderung einer Verwendung von Mobiltelefonen
unter dem Gesichtspunkt der Geheimhaltung notwendig ist. Gegenwärtig haben
verschiedene Sicherheitsbehörden
ein betriebsbedingtes Bedürfnis
erkannt, ein zufälliges
Aufbauen von Verbindungen in Hochsicherheitsbereichen zu verhindern,
um auf diese Weise ein unbeabsichtigtes Übermitteln von sensiblen Informationen über einen
derart ungesicherten Kanal, der üblicherweise
durch ausländische
Geheimdienste überwacht
wird, zu vermeiden.
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In
einem typischen Mobiltelefonnetz verfügt jeder Funkzellenstandort über eine
Basisstation mit einem computergesteuerten Sende-Empfangsgerät sowie
einer Antenne. Diese Funkausrüstung
bietet eine Abdeckung für
einen Bereich, der üblicherweise einen
Radius von 2 bis 10 Meilen (= 3,21868 km bis 16,0934 km) aufweist.
Noch kleinere Funkzellenstandorte decken Tunnel, U-Bahnen und bestimmte Autobahnen
ab. Die Größe des Bereichs
hängt von der
Topographie, der Bevölkerung
sowie dem Verkehr ab. Die mobile Telekommunikations-Vermittlungsstelle
(MTSO) entscheidet, welche Funkzelle und welche Frequenz in dieser
Funkzelle verwendet werden.
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Die
Teilnehmer kommunizieren mit dem System, wenn Sie sich im Empfangsgebiet
der in der Funkzelle befindlichen Basisstationen befinden. In einem
typischen Mobiltelefonsystem stellt eine Teilnehmerstation, wie
beispielsweise ein Mobiltelefon, die sich in einer Funkzelle befindet,
die Empfangseinheit ihres Funkgeräts auf einen Signalkanal einer
in der Funkzelle angeordneten Basisstation ein. Ein Signalkanal
wird zum Austauschen von Mitteilungen zwischen dem Mobiltelefon
und dem Mobilfunknetz verwendet, was Mitteilungen hinsichtlich des
Aufbaus einer Verbindung zwischen einer Teilnehmerstation und einer
Basisstation umfasst. Auf Basis der Herstellung einer Verbindung
weist die Systemsteuerung des Mobilfunknetzes die Teilnehmerstationen
tatsächlichen
Verkehrskanälen
zu, auf denen der tatsächliche
Transfer von Informationen, das heißt Sprache oder Daten, stattfindet.
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Weltweit
werden verschiedene Mobilfunknetze verwendet und es werden Kommunikationen durchgeführt, die
den von der Industrie eingeführten Funkschnittstellen-Standards
entsprechen. Im Folgenden werden einige Standards wiedergegeben, die
in verschiedenen Gebieten über
die ganze Welt üblicherweise
verwendet werden und dem Fachmann bekannt sind:
- (a)
AMPS (Advanced Mobile Phone Service) – ein auf FDPMA (Frequency
Division Multiple Access = Frequenzmultiplexing-Zugriffsverfahren)
basierendes analoges System, wie es in dem EIA/TIA 533-Standard
definiert ist;
- (b) D-AMPS (Digital AMPS) – ein
auf TDMA (Time Division Multiple Access = Zeitscheiben-Multiplexing-Zugriffsverfahren)
basierendes digitales System, wie es in dem IS-54-Standard und dem IS-136-Standard
definiert ist;
- (c) GSM (Global System for Mobiles) – ein auf TDMA basierendes
digitales System, wie es in den technischen Spezifikationen des
European Telecommunications Standards Institute (ETSI) definiert
ist;
- (d) CDMA (Code Division Multiple Access = Code-Division-Multiplexing-Zugriffsverfahren) – ein digitales
System, das auf Funkkommunikationen auf einem gespreizten Spektrum
basiert, wie es im IS-95-Standard definiert ist.
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Die
oben genannten Verfahren zur Mobilfunk-Kommunikation und weitere
Systeme unterscheiden sich im Frequenzbereich, der Modulation, der
Signalverarbeitung, der Datenkompression, der Bandbreitenzuweisung,
der Anzahl an Kanälen
sowie weiteren Merkmalen.
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In
einem typischen Mobilfunknetz kommunizieren mobile Einheiten mit
Mobilfunk-Basisstationen unter
Verwendung zweier Arten an Kanälen:
Steuer-/Zugriffs-Kanälen und
Sprach-/Daten-Kanälen. Steuerkanäle übertragen
Signalmitteilungen zwischen den Basisstationen und den mobilen Einheiten,
um auf diese Weise einen Funkruf, den Aufbau bzw. die Beendigung
eines Anrufes sowie die Steuerung des Datenverkehrs zu ermöglichen.
Sprachkanäle übertragen
die tatsächliche
Unterhaltung zwischen dem Mobilfunk-Teilnehmer und dem anderen Ende
des Telefonats.
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Da
Mobilfunknetze auf drahtlosen Kommunikationsverbindungen beruhen,
ist es notwendig, dass sowohl die Steuerkanäle, als auch die Sprachkanäle ein hinreichendes
Signal-Rausch-Verhältnis
(S/N) aufrechterhalten, um eine vernünftige Servicequalität zu gewährleisten.
Falls das Signal-Rauschverhältnis des
Steuerkanals unter einem Minimalwert fällt, kann die mobile Einheit
nicht mit der Basisstation kommunizieren und fragt demzufolge andere
Steuerkanäle ab,
um mit dem Mobilfunknetz in Kontakt zu verbleiben. Falls kein anderer
Steuerkanal mit einem hinreichenden Signal-Rausch-Verhältnis aufgefunden wird,
kann die mobile Einheit das Mobilfunknetz nicht kontaktieren bzw.
von diesem kontaktiert werden und zeigt den Betriebszustand "Kein Dienst" an.
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Zur
erheblichen Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses
einer drahtlosen HF-Verbindung bestehen zwei Hauptverfahren: physikalische
Entkopplung und Störung.
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Das
erste Verfahren umfasst eine zusammenhängende leitende Abschirmung,
die unter der Bezeichnung "Faraday-Käfig" bekannt ist und
die elektromagnetische Strahlung durch Reflektion, Absorption und
Streuung von HF-Signalen blockiert.
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Beispielsweise
wurde am 23. September 1997 das
US-Patent
Nr. 5,670,742 an Jones, Scott A für ein "gegenüber elektromagnetischer Störbeeinflussung
geschütztes
Luftfahrzeug" erteilt.
Diese Vorrichtung bezieht sich auf eine Abschirmung für ein Luftfahrzeug,
die die Luftfahrtelektronik und sonstige elektronische Ausrüstung des
Luftfahrzeugs vor elektromagnetischen Interferenzen schützt, die
von in Betrieb befindlichen elektronischen Geräten innerhalb des Luftfahrzeugs
erzeugt werden. Eine derartige Abschirmung schützt vor elektromagnetischen
Interferenzen (EMI), die die Luftfahrtelektronik sowie weitere elektronische
Ausrüstung
eines Luftfahrzeugs beeinflussen kann, was zu möglicherweise katastrophalen
Ergebnissen führt,
falls die Störung
zu einem ungelegenen Zeitpunkt während
eines Fluges auftritt, wie beispielsweise dem Abheben oder der Landung.
Diese Vorrichtung bedarf physikalischer Modifikationen eines Luftfahrzeugs
und beinhaltet demzufolge ein teures und zeitintensives Aufrüsten jedes
einzelnen Luftfahrzeugs. Ein Verwenden ähnlicher Techniken für andere
Anwendungen kann ineffizient und teuer sein.
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Das
Stören
von Funk ist ein Verfahren, das üblicherweise
zur militärischen
elektronischen Kriegsführung
verwendet wird. Einfache Störgeräte erzeugen
und übermitteln
ein Punktrauschen oder ein Sperrrauschen. Solche Störsignale
können
bei einer Anwendung auf das/die Zielempfangsgerät/Zielempfangsgeräte das Signal-Rausch-Verhältnis erheblich
verringern, wodurch die Kommunikation der betroffenen Funkverbindung
gestört
wird. Störgeräte bestehen
im Wesentlichen aus einer Rauschquelle, einem Modulator und einem
Sendegerät.
Ein einfaches Störgerät ist in
dem
US-Patent Nr. 3,942,179 , das
am 2. März
1976 an Dorn für
ein "Störgerät mit gefiltertem
Rauschen" erteilt
wurde, offenbart. Störgeräte, die
zu militärischen
Zwecken verwendet werden, benutzen normalerweise starke Sendegeräte, um die Übermittlung
von Nachrichten durch den Feind über
einen möglichst
großen
Betriebsbereich zu beeinträchtigen.
Die Verwendung eines gewöhnlichen
Störgeräts mit Breitbandrauschen
kann verschiedene Nachteile aufweisen, wie z.B.: (a) hohe Übertragungsleistung,
(b) Schwierigkeiten zur genauen Steuerung eines vorbestimmten Störbereichs; (c)
Interferenzen mit Signalen niedriger Leistung von entfernten Zellenstandorten.
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Die
nachveröffentlichte
EP-Offenlegungsschrift 0 856 999 (Linz)
beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung einer künstlich erzeugten Rauschleistung,
die auf Synchronisierungsinformationen einer Basisstation störend einwirkt.
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Die
EP-Offenlegungsschrift 0 546 849 (Nippon
Electric Co.) beschreibt ein Funkkommunikationssystem mit Rauschquellen,
die zur Steuerung des Abdeckungsbereichs von Basisstationen verwendet werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem
breiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Steuersystem
bzgl. der Verwendung von Mobiltelefonen wenigstens eine Störeinheit,
die die Verwendung von Mobiltelefonen innerhalb eines geografischen
Bereichs steuert, der von wenigstens einem Mobilfunk-Kommunikationsnetz
abgedeckt ist. Eine kontinuierliche Übermittlung eines Störsignals
auf allen Steuerfrequenzen kann zu einer ungenauen Abdeckung der
Störung
führen und
die Leistungsfähigkeit
des Mobilfunknetzes negativ beeinflussen. Demzufolge ist es eine
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine
Vorrichtung zu schaffen, die innerhalb eines vorgegebenen Bereichs
eine verlässliche
und genaue Unterbindung von Mobiltelefonanrufen erreicht.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Unterbindung von mobilen
Telefonanrufen in einem Kommunikationssystem innerhalb eines vorgegebenen
Bereichs bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte der Festlegung
wenigstens einer Steuerkanal-Frequenz,
die in dem Bereich zum Aufbau mobiler Telefonanrufe existiert, wobei
die Steuerfrequenz auf dieser übermittelte
Informationen enthält
und wobei diese Informationen als kodierte Signale und Befehle übermittelt
werden, sowie dem Erzeugen eines Signals, das die Steuerfrequenz
stört,
indem eine Dekodierung der Signale und Befehle verhindert wird, wobei
das Signal die Erzeugung von Handshake-Signalen in dem System unterbindet,
um die Herstellung eines mobilen Telefonanrufs zu verhindern. In der
bevorzugten Ausführungsform
wirken die Vorrichtung und das Verfahren, indem sie die Steuerfrequenzen
des Mobilfunknetzes in einem vorgegebenen Gebiet blockieren. Die
Vorrichtung übermittelt ein
Sperrsignal mit einer niedrigen Ausgangsleistung, das die Fähigkeit
zum Empfangen und Dekodieren von Signalen und Befehlen, die auf
der Steuerfrequenz übermittelt
werden, stört.
Folglich wird die Handshake-Routine des mobilen Geräts mit einer
lokalen, Mobilfunk-Basisstation verhindert. Ein Betrieb der Vorrichtung
wird auf verschiedene Arten erreicht, manuell, automatisch und/oder
durch Fernbedienung. Sein Betrieb verhindert die Fähigkeit
von Teilnehmern zur Mobilfunk-Kommunikation in dem Bereich oder
innerhalb des effektiven Sperrbereichs, der sich von der effektiv,
abgestrahlten Leistung (effective radiated power = ERP) des Sperrsignals,
seiner Art, und der Art des Kommunikationssystems bzw. des gesperrten
Systems ableitet. Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird ein vorgegebener Bereich, der normalerweise für Mobilfunk-Kommunikationen
zugänglich
ist, für
einen derartigen Zugang gesperrt, was folglich eine sicherheitsbezogene,
kulturelle oder sonstige Sicherheitsvorkehrung bildet. Der vorgegebene
Bereich ist folglich von Mobilfunk-Kommunikationen abgeschirmt und
ein Zugang kann nur erreicht werden, indem der Benutzer, dessen
Mobiltelefon gesperrt wurde, körperlich
seine Position ändert.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus den folgenden
Abbildungen und der Beschreibung offensichtlich.
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AUFGABEN UND VORTEILE
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Demzufolge
ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, ein
Mobiltelefon davon abzuhalten, Anrufe entgegennehmen zu können, wenn
es sich innerhalb einer Halle befindet, indem ein HF-Signal mit
niedriger Leistung übermittelt
wird.
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Eine
weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zu schaffen, mobile Telefonanrufe
innerhalb vorbestimmter Bereiche zu verhindern, ohne ein kontinuierliches
Signal zu übermitteln.
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Eine
weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zu schaffen, mobile Telefonanrufe
innerhalb vorbestimmter Bereiche zu verhindern, ohne die normale Mobilfunk-Kommunikation außerhalb
der Halle zu beinträchtigen.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren
zu schaffen, bei dem es bestimmten Teilnehmern mit hoher Priorität ermöglicht wird, trotz
dem Sperren aller anderen Teilnehmer Anrufe zu empfangen, einzuleiten
und durchzuführen,
wenn sie sich in der Halle befinden.
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Weitere
Aufgaben der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der
Erfindung ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Es
zeigen:
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1:
ein illustratives Diagramm, das ein typisches Mobilfunknetz beschreibt,
das aus 7 Zellen besteht, von denen jede eine Basisstation mit einem Sende-Empfangsgerät enthält;
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2:
ein funktionales Blockdiagramm eines typischen regulierten Bereichs
innerhalb des Abdeckungsbereichs des Mobilfunknetzes, der durch die
vorliegende Erfindung gesteuert wird;
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3:
ein elektronisches Blockdiagramm eines einfachen Störgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;
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4:
ein schematisches Blockdiagramm einer verbesserten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei der das Stören durch eine Übermittlung
einer mobilen Einheit ausgelöst
wird;
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5:
ein Blockdiagramm eines elektronischen Geräts zum Abtasten mehrerer Steuerkanäle, um auf
diese Weise die empfangene Signalstärke jedes Kanals zu bestimmen;
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6:
ein Blockdiagramm eines Sendegeräts
mit wechselnder Frequenz in einem aufgespreiztem Spektrum;
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7:
ein Störsystem
mit einer außerhalb des
regulierten Bereichs angeordneten Sensoreinrichtung zur Verbesserung
der Genauigkeit; und
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8:
ein nicht kontinuierlich sendendes Störgerät.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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1 zeigt
ein einfaches Mobilfunknetz mit 7 hexagonalen Zellen, die von 1
bis 7 durchnummeriert sind. Die Zelle 7 ist als in der Mitte angeordnet
dargestellt und wird von den benachbarten Zellen 1 bis 6 umgeben.
Der Betriebsbereich eines Mobilfunksystems würde üblicherweise mehr als 7 Zellen
enthalten, jedoch sind in 1 aus Gründen der
einfacheren Bezugnahme nur 7 Zellen dargestellt. Jede der Zellen
1 bis 7 umfasst eine Basisstation mit einem Sendegerät, einem
Empfangsgerät
sowie einer Basisstationsteuereinheit, wie sie aus dem Stand der Technik
bekannt sind. Das Sendegerät
bzw. das Empfangsgerät
der Basisstation ist mit einem Antennenturm 11 bis 17 verbunden,
der zur Übermittlung
von Signalen an Mobiltelefone und zum Empfang von Signalen von Mobiltelefonen
innerhalb des Betriebsbereichs des Mobiltelefonsystems benutzt wird.
In 1 befinden sich die Antennentürme 11 bis 17 der
Basisstationen jeweils im Zentrum der jeweiligen Zelle 1 bis 7 und
sind mit omni-direktionalen Antennen ausgestattet. Jedoch können in
anderen Anordnungen eines Mobilfunknetzes die Türme 11 bis 17 der
Basisstationen nahe der Peripherie oder auf sonstige Weise entfernt
vom Zentrum der Zellen 1 bis 7 angeordnet sein und die Zellen 1
bis 7 entweder omni-direktional
oder gerichtet mit Funksignalen bestrahlen. Folglich dient die Darstellung
des Mobilfunknetzes aus 1 lediglich der Illustration
und soll nicht als eine Beschränkung
der möglichen
Ausführungen
eines Mobilfunkkommunikations-Systems, in dem ein regulierter Bereich
zum Zweck der Steuerung der Verwendung von Mobiltelefonen in diesem
definiert wird, angesehen werden. In der Zelle 7 ist ein regulierter
Bereich 10 angeordnet und über den gesamten Betriebsbereich
in den Zellen 1 bis 7 werden mehrere mobile Einheiten verwendet. Erneut
wird in 1 nur ein regulierter Bereich
dargestellt, es sollte jedoch klar sein, dass die tatsächliche
Anzahl an regulierten Bereichen in der Praxis größer sein kann.
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Jeder
der Zellen 1 bis 7 sind mehrere Stimm- oder Sprachkanäle zur Übermittlung
und zum Empfang von Sprachsignalen sowie zumindest ein Zugriffs-
bzw. Steuerkanal zur Übermittlung
von Steuerdatensignalen, wie beispielsweise ein Vorwärts-Steuerkanal,
sowie zum Empfang von Steuerdatensignalen von den mobilen Einheiten,
wie beispielsweise ein Rückwärts-Steuerkanal,
zugeordnet.
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Wie
aus dem Stand der Technik bekannt, kann ein Mobiltelefonat entweder
dadurch aufgebaut werden, dass ein Teilnehmer ein Gespräch einleitet (origination)
oder dadurch, dass ein Teilnehmer ein Gespräch empfängt (page). In jedem Fall wird
ein Steuerkanal dazu verwendet, eine Handshake-Routine gegenüber der
Mobilfunk-Basisstation einzuleiten, die in einem vorgegebenen Bereich
einen Dienst anbietet. Ein Kanal kann als eine spezielle Frequenz (wie
in AMPS), als Frequenz und Zeitschlitz (wie in TDMA) oder als Spreizcodekanal
(wie in CDMA) definiert werden. Üblicherweise
stellt das Mobilfunknetz nach dem Abschluss des Handshake-Vorgangs über den
Steuerkanal einen Sprachkanal bereit, über den ein weiterer Test durchgeführt wird,
bevor das tatsächliche
Gespräch
anfängt.
Wurden sowohl der Vorwärts-Steuerkanal
(Übertragung
der Basisstation) als auch der Rückwärts-Steuerkanal
(Übertragung
der mobilen Einheit) getestet, wird mit dem Anruf begonnen.
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Bezugnehmend
auf 2 enthält
ein regulierter Bereich 21 wenigstens eine mobile Mobilfunkeinheit 22,
die mit einer in der Nähe
befindlichen Mobilfunk-Basisstation 23 in
Kommunikation steht. Jede Kommunikation wird über den Steuerkanal eingeleitet,
auf dem die Basisstation 23 auf dem Vorwärts-Steuerkanal 24 und
die mobile Einheit 22 auf den Rückwärts-Steuerkanal 25 überträgt. In dem
regulierten Bereich 21 ist üblicherweise eine Störeinheit 26 angeordnet,
um den Vorteil der –10
dB-Isolierung (näherungsweise)
zu nutzen, der normalerweise durch die den regulierten Bereich umgebenden Wände bereitgestellt
wird. Die Störeinheit überträgt üblicherweise
auf dem Vorwärts-Steuerkanal-Frequenzbereich
ein Rauschsignal mit gleichmäßiger Dichte.
Es sollte klar sein, dass verschiedene Arten an Rauschsignalen verwendet
werden können
und die exakte Ausführung
sich abhängig
von der Modulationstechnik des Mobilfunkstandards unterscheiden kann.
Vorzugsweise ist der Signalpegel des Rauschens hinreichend hoch,
um das Grundrauschen anzuheben und um den Demodulator der in dem
regulierten Bereich befindlichen mobilen Einheiten zu erfassen.
Jedoch kann das Rauschsignal aus dem regulierten Bereich nach außen dringen
und bei Mobilfunk-Teilnehmern, auf die die Regulierung nicht angewendet
werden soll, Störungen
verursachen. Demzufolge handelt es sich bei dem genauen Rauschpegel,
der innerhalb des regulierten Bereichs übertragen wird, um einen Kompromiss
zwischen dem innerhalb des regulierten Bereichs empfangenen HF-Signalpegels
des Vorwärts-Steuerkanals
und der von dem regulierten Bereich bereitgestellten Isolierung.
In verschiedenen Ausführungen
kann sich eine Störeinheit 27 außerhalb
des regulierten Bereichs 21 befinden, wobei die Ausbreitung
des Störsignals
mittels einer gerichteten Antenne in den regulierten Bereich eingebracht
wird.
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Nun
bezugnehmend auf 3 ist dort ein Blockdiagramm
eines elektronischen Störgeräts zur Unterbindung
von Mobilfunkanrufen in einem vorgegebenen regulierten Bereich dargestellt.
Das Störgerät stellt
in dem spektralen Frequenzbereich der relevanten Steuersignalfrequenzen
des Mobilfunknetzes ein geformtes Signal bereit. Das Sperrsignal
ist an den Bereich der Steuerfrequenzen und an das gewählte Betriebsverfahren
des Sperrsystems angepasst. Das Störgerät umfasst einen Signaloszillator 30 mit
niedriger Leistung zur Erzeugung eines Sperrsignals sowie ein Hochleistungs-HF-Modul 35 zur Übermittlung
des Sperrsignals auf den erwünschten HF-Frequenzen
mittels einer Antenne 33, die auf den geeigneten Frequenzbereich
angepasst ist. Ein Steuergerät 32 steuert
die oben beschriebenen Module, liefert Anzeigesignale und empfängt ferngesteuerte Befehle.
Insbesondere steuert das Steuergerät 32 den Betrieb des
Signaloszillators 32 sowie des Sendegeräts 35 über Steuersignale 321 bzw. 322.
Das Steuergerät 32 empfängt externe
Handshake-Signale 323 und stellt zur externen Verwendung
Anzeigesignale 323 zur Verfügung. Eine Energieversorgung 34 liefert
die Energie für
die Schaltung. Der Signaloszillator 30 umfasst einen Modulator 302,
einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 303, einen
Signalfrequenz-Kammoszillator 301 oder Rauschoszillator,
einen Schalter 304, einen Mischer 306, einen Überlagerungsoszillator 305,
einen Bandpassfilter 307 sowie einen Ausgangsverstärker 308.
Wie oben erwähnt,
bestimmt das ausgewählte
Verfahren zum Sperren des Betriebs des Mobilfunknetzes den Betrieb
des Störgeräts. Falls
beispielsweise ein kontinuierliches Sperrsignal auf einer einzigen
Steuerfrequenz gewählt
wird, so verbleibt der Demodulator 302 inoperativ und der
VCO 303 erzeugt ein kohärentes
Signal (innerhalb der VCO-Beschränkungen), das
der Bandbreite einer einzigen Steuerfrequenz entspricht. Das Signal
wird über
den Schalter 304 an den Mischer 306 übergeben,
wo es durch den Überlagerungsoszillator
in dem Multiplizierer 305 vervielfacht wird, um es auf
die benötigte
Frequenz zu bringen. Der Signalfilter 307 entfernt aus
dem Ausgangsignal des Mischers 306 unerwünschte Frequenzen und
man erhält
ein Signal bei der gewünschten Sperrfrequenz.
Der Ausgangsverstärker 308 verstärkt das
Sperrsignal, bevor es an das Sendegerät 35 übermittelt
wird. Das Sperrsignal interferiert mit der Steuerfrequenz, um mobile
Telefonanrufe zu verhindern. Ein weiteres Verfahren zum Sperren
des Betriebs des Mobilfunknetzes besteht darin, das Sperrgerät derart
zu betreiben, dass ein moduliertes Rauschsignal erzeugt wird. Bei
diesem Ansatz wird der Modulator 302 betrieben, um den
VCO 303 zu versorgen, der ein moduliertes Rauschsignal
erzeugt.
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Bei
diesem Ansatz sind zwei Arten an Rauschsignalen verfügbar: 1)
Analoges Rauschen – der
Modulator 302 kann durch ein elektronisches Bauteil verwirklicht
werden, das ein weißes
Rauschen abgibt, wie beispielsweise eine rauschende Diode oder einen
rauschen Widerstand. Das Signal wird Verstärkerstufen (Transistoren/Operationsverstärker) zugeführt und
von diesen verstärkt,
was ein Signal ergibt, das durch das Rauschen amplitudenmoduliert
ist. Die gesamte Bandbreite des Störsignals ist ausreichend, um
die Bandbreite sämtlicher Steuersignalkanäle zu sperren.
2) Digitales Rauschen – der
Modulator 302 wird durch ein elektronisches Bauteil verwirklicht,
das pseudo-zufällige
Bits erzeugt.
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Ein
zusätzliches
Verfahren zum Sperren des Betriebs eines Mobilfunknetzes besteht
darin, das Störgerät derart
zu betreiben, dass es auf allen der Steuerfrequenzen des Mobilfunknetzes
ein kontinuierliches Sperrsignal erzeugt.
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Bei
diesem Verfahren wählt
der Schalter 304 das Ausgangssignal des Signalfrequenz-Kammoszillators 301 als
Oszillator mit breiter Bandbreite aus, wodurch das gesamte durch
die Implementierung des Mobilfunk-Standards in dem Gebiet verfügbare Steuerfrequenzspektrum
abgedeckt wird.
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In
einem noch weiteren zusätzlichen
Verfahren zum Sperren des Betriebs eines Mobilfunknetzes wird das
Störgerät derart
betrieben, dass es auf einer ausgewählten Gruppe an Steuerfrequenzen
ein kontinuierliches Sperrsignal erzeugt. In diesem Fall wählt der
Schalter 304 das Ausgangssignal des Signalfrequenz-Kammoszillators 301 als
einen Durchlauf an Frequenzen aus. Dieses Signal setzt sich auf
gleichartige Weise aus vielen vorbestimmten Frequenzen zusammen.
Aus allen möglichen
Frequenzen des gesperrten Systems wird ein Frequenzsatz ausgewählt, der
für das
Sperren vorgesehen ist.
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Noch
ein weiters zusätzliches
Verfahren zum Sperren des Betriebs eines Mobilfunknetzes umfasst den
Betrieb eines Störgeräts wie in
den zuvor beschriebenen Verfahren, wobei der Modulator 302 auf das
Sperrverfahren eine Modulation aufbringt. Das durch den Signaloszillator 30 erzeugte
Sperrsignal versorgt den Eingang des Sendegeräts 35, der dieses
verstärkt
und über
die Antenne 33 an die Atmosphäre abstrahlt. Das Sendegerät 35 basiert
auf einem linearen Verstärkungsmodul,
das im HF-Bereich der Mobilfunk-Frequenzen betrieben wird, was eine Steuerung
der Ausgangsleistung des Sendegeräts ermöglicht. Die Antenne 33 muss
auf den zu sperrenden Bereich und die örtlichen Gegebenheiten entsprechend
angepasst sein. Beispielsweise kann ein Sperren in einem einzigen
Raum durch eine auf der Platine des Störgeräts angeordnete Antenne in Form einer
gedruckten Schaltung erreicht werden. Zum Erzielen einer genauen
Abdeckung können
Sektorantennen, phasengesteuerte Antennen oder jedes beliebige andere
Mittel zur gerichteten Abstrahlung von HF-Signalen aus dem Stand
der Technik verwendet werden. Im Fall eines langen Ganges könnte das Sperren
erreicht werden, indem ein schlecht isoliertes Koaxkabel oder ähnliches
als Antenne 33 verwendet wird. In den zuvor beschriebenen
Ausführungsformen
wird der zu sperrende Satz an Frequenzen aus allen möglichen
Frequenzen des Systems ausgewählt
und diese Steuerfrequenzen sind gemäß dem Mobilfunk-Standard üblicherweise
bekannt.
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In
einer weiteren verbesserten Ausführungsform,
die in 4 dargestellt ist, ist ein elektronisches Gerät 40 vorhanden,
das einen alternativen Aufbau gemäß der Prinzipien der vorliegenden
Erfindung zur Unterbindung von Mobiltelefonanrufen und einem vorgegebenen
regulierten Bereich verwirklicht. Während eines versuchten Handshakes
wird eine Rückwärts-Steuerfrequenz
der mobilen Einheit ermittelt und eine Frequenzmischtechnik wird
dazu verwendet, die passende Duplex-Vorwärts-Steuerfrequenz, mit der
die Mobilfunk-Basisstation sendet, zu erzeugen. Das erzeugte Duplexsignal
bewirkt Leerlaufoszillationen, die das Dekodierverfahren stören und
ein Phasenrauschen einbringen. Wie dargestellt, umfasst das Gerät 40 einen
kombinierten Sender/Empfänger
mit einem Empfangsbereich 42, der eine Antenne 421,
einen Filter 422, einen Vorverstärkter 423, sowie einen
Frequenzmischer 424 umfasst, dem von einem Überlagerungsoszillator 425 ein
Frequenzsignal zugeführt
wird. Der Vorverstärker 423 kann
mit einem Grenzwert konfiguriert sein, der von einem typischen Rückwärts-Steuerkanal
abhängt,
der von einer mobilen Einheit innerhalb des regulierten Bereichs
gesendet wird. Dies gewährleistet, dass
Rückwärts-Steuerkanal-Signale,
die von außerhalb
des regulierten Bereichs stammen, keine störende Antwort auslösen. Die
von dem Überlagerungsoszillator 425 erzeugte
Frequenz wird so festgelegt, dass es sich um die exakte Frequenzabweichung
zwischen den Duplexfrequenzen des Rückwärts-Steuerkanals (RCC) sowie
des Vorwärts-Steuerkanals
(FCC) handelt. Beispielsweise sollte es sich gemäß dem TDMA-Standard IS-136
bei der Frequenzabweichung zwischen RCC und FCC-Frequenzen um 45.000 MHz handeln. Folglich
besteht das Ausgangssignal des Mischers 424 aus vier verschiedenen
Frequenzen, von denen eine die exakte FCC-Frequenz darstellt, die
zu der ursprünglich
von der Antenne 421 empfangenen Duplex-RCC-Frequenz passt.
Das Ausgangssignal des Mischers 424 ist über eine
Verbindungsleitung 412 an den Sendebereich 41 des
Geräts 40 angeschlossen.
Der Sendebereich 41 umfasst einen Bandpassfilter 413,
der nur die FCC-Frequenz über
einen Grenzwertschaltkreis 414 an einem Vorverstärker 415 weitergibt.
Das Ausgangssignal wird dann einer Verzögerungs- und Modulationseinheit 416 zugeführt, nach
der ein Verstärker 417 das
Ausgangssignal einem Bandpassfilter 418 zuführt, dessen
Ausgangssignal über
die angepasste Antenne 419 abgestrahlt wird. Das abgestrahlte
Signal wird von einer weiteren Antenne 411, die auf die
FCC-Frequenz f angepasst ist, empfangen. Falls die Kreisverstärkung, d.h.
die Verstärkung, die
auf das von der Antenne 411 empfangene FCC-Signal bis zu
seiner erneuten Abstrahlung über die
Antenne 419 angewendet wird, gleich oder größer als
die Isolierung zwischen den Antennen 411 und 419 ist,
so wird aufgrund einer positiven Rückkopplung auf der FCC-Frequenz
eine instabile Oszillation erzeugt. Dies stört die Dekodierung und bringt in
die Mobilfunk-Einheit ein Phasenrauschen ein, was zu einer Fehlfunktion
der Handshake-Routine führt,
wodurch ein Betrieb des Mobilfunknetzes verhindert wird.
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Unter
Verwendung der Ausführungsform
aus 4 besteht ein weiteres Verfahren zum Sperren des
Betriebs eines Mobilfunknetzes darin, dass man den Überlagerungsoszillator 425 derart
betreibt, dass er das empfangene FCC-Signal mit beispielsweise 15
KHz moduliert. Dies führt
zum Aussenden eines verstärkten,
modulierten Signals bei der gleichen FCC-Frequenz, das jedoch einen
Teil aus einem Phasenrauschen enthält, der die Dekodierung in
der mobilen Mobilfunk-Einheit
stört.
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Die
meisten geographischen Gebiete können
durch verschiedene Mobilfunknetze abgedeckt sein. An Orten, die
von verschiedenen Netzen abgedeckt sind, werden die von den verschiedenen
Basisstationen ausgestrahlten Steuerkanäle von den mobilen Einheiten
mit verschiedenen Leistungspegeln empfangen. Ein Störgerät, das auf
allen Steuerfrequenzen, die von Mobilfunknetzen verwendet werden,
mit einem gleichen Leistungspegel sendet, ohne zwischen den mit
verschiedenen Leistungspegeln empfangenen Steuerkanälen unterscheiden
zu können,
wird zu einer ungenauen Abdeckung führen. Ein Mobilfunknetz, dessen
Basisstation näher
an dem regulierten Ort liegt, kann mit einem höheren Pegel empfangen werden,
als Steuerkanäle,
die von einer anderen Basisstation eines unterschiedlichen Netzes empfangen
werden. Auf ähnliche
Weise wird eine Basisstation, die auf einem hohen Leistungspegel sendet, üblicherweise
mit einer höheren
Signalstärke empfangen
werden, so dass eine höhere Übertragungsleistung
notwendig ist, um dieses zu stören.
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Es
ist folglich wichtig, eine Kalibrierung der Ausgangsleistung auf
mehreren Frequenzbändern
in Abhängigkeit
von der von Basisstationen, die auf dem jeweiligen Band senden,
empfangenen Signalstärke,
zu ermöglichen.
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Das
Störgerät aus 3 beinhaltet
zwei Kanäle,
die jeweils einen getrennten Verstärkungssteuerungsschaltkreis
aufweisen. Der Verstärkungssteuerungsschaltkreis
kann kalibriert werden, entweder manuell mittels Trimmereinrichtungen
oder automatisch mittels Referenzsignalen, die von Signalstärkemessungen
abhängig
sind, die durch Leistungserfassungsgeräte innerhalb und außerhalb
des regulierten Bereichs aufgenommen werden.
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3 zeigt
zwei Signaloszillatoren 30 und 31 mit niedriger
Leistung, die jeweils auf ein unterschiedliches Frequenzband eingestellt
sind und so kalibriert sind, dass sie einen unterschiedlichen Ausgangsleistungspegel
erzeugen, um auf diese Weise eine getrennte Abdeckung auf drei Frequenzbändern zu
ermöglichen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verlässliches
Verfahren sowie eine Vorrichtung zur genauen Abdeckung eines vorbestimmten Bereichs
zu schaffen. In vielen Fällen
kann die Isolierung zwischen dem regulierten Bereich und die diesen
umgebenden Bereich unzureichend sein. Derartige Bedingungen können auch
aufgrund von Variationen in der von nahe dem regulierten Bereich
angeordneten Mobilfunk-Basisstationen ausgestrahlten Ausgangsleistung
entstehen. Im Prinzip kann ein Störgerät in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen
zum Zeitpunkt des Aufbaus installiert und kalibriert werden. Jedoch
kann das Störsignal,
falls zu einer Zeit nach der Installation eine nahe gelegene Mobilfunk-Basisstation
ihre durchschnittliche Ausgangsleistung oder ihren durchschnittlichen
Antennengewinn erhöht
oder verringert, nicht genügend oder
zuviel Leistung aufweisen. Ein dynamisches Kalibrierungs- und Steuerungsgerät ist derart
konfiguriert, dass es die Leistung des umgebenden Steuerkanalsignals
je nach Bedarf – kontinuierlich,
in regelmäßigen periodischen Abständen oder
zu jeder Zeit, wenn das Störgerät aktiviert
wird – erfasst.
Derartige Messungen können
von verschiedenen Punkten innerhalb oder außerhalb des regulierten Bereichs durchgeführt werden.
Ein System mit einer geschlossenen Rückkopplungsschleife kann dazu
ausgelegt werden, die Genauigkeit der Abdeckung des Störsignals
zu verbessern. Demzufolge können
Rückkopplungssignale
von mehreren Messpunkten dazu dienen, die Ausgangsleistung und/oder
das Strahlungsdiagramm einer gerichteten Antenne (beispielsweise einer
phasengesteuerten Antenne) zu steuern.
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Nun
bezugnehmend auf 7 ist eine Störeinheit 74 innerhalb
eines regulierten Bereichs 71 installiert und sendet ein
Störsignal
aus, das Mobilfunk-Kommunikationen
mit der in dem regulierten Bereich 71 angeordneten mobilen
Einheit 72 sperrt. Außerhalb
des regulierten Bereichs ist ein Sensorgerät 75 angeordnet und
auf wenigstens einen von einer Mobilfunk-Basisstation abgestrahlten
Steuerkanal eingestellt. Der Sensor umfasst Empfangs- und Dekodiergeräte mit Eigenschaften,
die denen der mobilen Einheit 72 ähnlich sind. Während die
Störeinheit 74 ein
Störsignal
aussendet, führt
das Sensorgerät 75 eine
Dekodierung des Steuerkanals durch und bestimmt, ob das von der
Störeinheit 74 abgesendete
Störsignal
Mobilfunk-Kommunikationen außerhalb
des regulierten Bereichs 71 sperrt. Das Sensorgerät 75 ist
mit der Störeinheit 74 verbunden
und überträgt ein Rückkopplungssignal,
das von der Fähigkeit
des Sensors zur Dekodierung des Steuerkanals abhängt. Zusätzliche Sensoren ähnlich des
Steuergeräts 75 sind
innerhalb des regulierten Bereichs installiert. Die Störeinheit 74 verwendet
das Rückkopplungssignal
zur Übermittlung
eines Störsignals
mit einer Ausgangsleistung und einem Strahl, das, obwohl es sämtliche
Mobilfunk-Kommunikationen innerhalb des regulierten Bereichs 71 sperrt, dennoch
Mobilfunk-Kommunikationen außerhalb
des regulierten Bereichs zulässt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist innerhalb des regulierten Bereichs ein RSSI-Sensorgerät angeordnet
und die Störeinheit
unterbricht die Übermittlung
von Rauschen für
einen kurzen Zeitraum (beispielsweise 3 mSec) und misst die von
den Mobilfunk-Basisstationen empfangene Signalstärke, um auf diese Weise eine
Referenz für
jegliche benötigten Modifikationen
an der Ausgangsleistung des übermittelten
Rauschens bereitzustellen.
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Eine
weitere Verbesserung gegenüber
der Vorrichtung aus 3 besteht darin, dass ein Echtzeit-Abtasten
von eingehenden und ausgehenden Gesprächen gemäß einem vorbestimmten Filterschema
durchgeführt
werden kann. Verschiedene Anwendungen benötigen es, dass ein Sperrgerät zwischen
verschiedenen Teilnehmern unterscheiden kann. Dies ist der Fall
in sicherheitsorientierten Umgebungen in denen bestimmte Verantwortliche
kompetent genug sind, mobile Telefongespräche durchzuführen. Die
folgende Ausführungsform
ermöglicht ein
aktives, bidirektionales Abtasten von Anrufen sämtlicher innerhalb eines vorgegebenen
Bereichs stattfindender Mobilfunk-Kommunikationen.
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5 stellt
ein elektronisches Kalibrierungs- und Steuergerät
50 dar, das Steuerkanalfrequenzen abtastet
und für
jeden an einer bestimmten Stelle empfangenen Steuerkanal eine Anzeige
der empfangenen Signalstärke
(received signal strength indication = RSSI) liefert. Ein Verfahren
zum Erzeugen einer RSSI ist in dem
US-Patent
mit der Nr. 5,142,695 offenbart, das am 25. August 1992
an Roberts et al für "CELLULAR RADIO-TELEPHONE
RECEIVER EMPLOYING IMPROVED TECHNIQUE FOR GENERATING AN INDICATION
OF RECEIVED SIGNAL STRENGTH" erteilt
wurde. Es sollte klar sein, dass die vorliegende Erfindung nicht
auf eine bestimmte RSSI-Messtechnik beschränkt ist.
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Das
Gerät 50 empfängt einen
digitalen Steuerkanal eines digital verschlüsselten, Quadraturmodulierten
HF-Signals, das von der Antenne 501 empfangen wird. Der
Eingangsmischer 502 mischt das empfangene Signal mit einem
lokal erzeugten Signal des Frequenzgenerators 503, um auf
mehrere Steuerkanäle
innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs einzustellen, wie
es in dem betroffenen Mobilfunk-Standard, dargelegt ist. Das Ausgangssignal des
Eingangsmischers 502 ist ein Signal mit einem ausgewählten Frequenzspektrum,
das um eine ausgewählte
Zwischenfrequenz zentriert ist. Die Frequenz des lokal erzeugten
Signals wird durch ein Steuersignal festgelegt, das von der CPU 516 an
den Empfangsfrequenzgenerator 503 gesendet wird. Der VGA 504 verstärkt das
Ausgangsignal des Eingangsmischers 502 mit einem Verstärkungsfaktor,
der durch ein VGA-Steuersignal geregelt wird, das von dem MUX 515 empfangen
wird. Einem Demodulations- und Signalverarbeitungsschaltkreis 52 ist
ein Frequenzwandlungsschaltkreis 51 mit einem Überlagerungsoszillator 505 und
einem Paar an Mischern 506 und 507 vorgeschaltet.
Jeder der Mischer 506, 507 kombiniert das verstärkte Signal
des VGA 504 mit einem von zwei in orthogonalem Zusammenhang stehenden
Basisband-Signalen, die von dem Überlagerungsoszillator 505 erzeugt
werden. Die analogen Basisband-Signale werden zur Wandlung in digitale Basisband-Signale
durch die Analog/Digital-Wandler 508 und 509 bzw.
zur Verarbeitung durch die DSPs 510 und 511 auf
getrennte "I" und "Q" Schaltkreiswege angelegt. Die DSPs 510, 511 führen Basisband-Anpassungs-Filter-Funktionen
durch und demodulieren die digitalen Signale der Analog/Digital-Wandler 508, 509,
wodurch demodulierte digitale Basisband-Signale erzeugt werden.
Der Dekoder 512 stellt die Daten wieder her, indem er den
Signalverschlüsselungsalgorithmus,
der von der Basisstation verwendet wird (beispielsweise QPSK), umkehrt. Die
wiederhergestellten Steuerkanaldaten werden an die CPU 516 weitergeleitet.
Die demodulierten digitalen Basisband-Signale der DSPs 510, 511 werden auch
in einen automatischen Verstärkungssteuerungsschaltkreis
(AGC) 513 eingespeist, kombiniert und in ein AGC-Signal
umgewandelt, das von den Amplituden der signaleinhüllenden
und folglich vom empfangenen Signal abhängt. Der Rampengenerator 514 erzeugt
ein Rampensignal, das heißt
ein Signal mit über
einen vorbestimmten Zeitraum im Allgemeinen zunehmender Amplitude
(beispielsweise ein digitaler Zähler).
In Abhängigkeit
eines Auswahlsignals SEL der CPU 516 übergibt der digitale Multiplexer
(MUX) 515 dem VGA 504 als VGA-Steuersignal entweder das AGC-Signal
oder das Rampensignal. Die CPU 516 steuert auch den Start
und das Ende des Rampensignals mittels eines an den Rampengenerator 514 angelegten
Timingsignals SYNC. Zusätzlich
zur Bereitstellung der Steuersignale für den VGA 504 stellt
der MUX 515 das Steuersignal dem Nachschlagetabellen-Speicher 517 zur
Verfügung, der
mehrere potentielle RSSI-Werte enthält, die jeweils einem VGA-Steuerwert
entsprechen.
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Die
CPU 516 speichert in der Speichervorrichtung 518 eine
Liste an Steuerkanalfrequenzen jeweils mit deren gemessener Signalstärke.
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Um
mehrere Steuerkanalfrequenzen, von denen jede eine unterschiedliche
Signalstärke
aufweist, bewältigen
zu können,
ist ein Frequenz-springendes Sendegerät derart konfiguriert, dass
es sämtliche
von der Vorrichtung 50 erfassten Steuerkanalfrequenzen
abtastet und gemäß deren
RSSI-Wert ein Störsignal
aussendet.
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6 stellt
ein Frequenz-springendes Sendegerät 60 dar, das durch
einen Mikroprozessor (CPU) 61 mit einer Speichereinrichtung 62 gesteuert ist.
Es sollte klar sein, dass es sich bei der CPU 61 und der
Speichereinrichtung 62 um diejenigen handeln kann, die
in das Gerät 50 (s. 5,
Einrichtungen 516, 518) implementiert sind. Der
Sendefrequenzgenerator 63 erzeugt in Abhängigkeit
von Befehlen der CPU 61 die Sendeträgerfrequenz. Um ein Frequenzspringen
zu implementieren, liest die CPU 61 in der Speichereinrichtung 62 abgespeicherte Sprunginformationen
aus und übermittelt
zeitlich abgestimmte Befehle an den Sendefrequenzgenerator 63,
um gemäß einem
Frequenzsprung-Schema, das auf dem Satz an Steuerkanalfrequenzen
und -pegeln basiert, die von dem Gerät 50 oder einer ähnlichen Messeinrichtung
erfasst oder gemessen und in der Speichereinrichtung 62 abgespeichert
wurden, eine Abfolge an Trägerfrequenzen
zu erzeugen. Ein Rauschsignal der Rauschquelle 63 ist mit
dem HF-Modulator 64 verbunden, der die Trägerfrequenz des
Sendefrequenzgenerators 63 entsprechend des Modulationsverfahrens,
das zum Sperren eines bestimmten Mobilfunk-Standards am geeignetsten
ist, moduliert. Beispielsweise stellt Quadraturphasenumtastung (QPSK)
eine geeignete Modulation für
TDMA-Mobilfunknetze
dar, die auf EIA/TIA IS-54 basieren. Der Leistungsverstärker 66 verstärkt die
Signale des HF-Modulators 64. Der Leistungspegel der HF-Abstrahlung wird
gemäß der für jeden
Steuerkanal gemessenen und in der Speichereinrichtung 62 abgespeicherten
RSSI-Pegel auf Befehl der CPU 61 über den Digital/Analog-Wandler 67 ausgewählt. Wenn
sie in Verbindung mit dem Gerät 50 verwendet wird,
ist die Ausgangsleistung der Sendeeinheit 60 erheblich
niedriger als die eines Breitband-Störgeräts, wie beispielsweise des
in 3 dargestellten Geräts. Das ist insbesondere in
Mobilfunknetzen wie beispielsweise GSM oder D-AMPS (TDMA) IS-136 von
Bedeutung, bei denen die Steuerkanalfrequenzen in einem weiten Frequenzbereich
liegen können.
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Bei
einer weiteren verbesserten Ausführungsform
wird eine Steuerkanalfrequenz zeitweise aus dem in dem Speichergerät 62 abgespeicherten Frequenzsprungschema
entfernt. Das Gerät 50 wird so
eingestellt, dass es die von allen mobilen Einheiten innerhalb eines
vorgegebenen regulierten Bereichs über den Duplexkanal des entfernten
Steuerkanals übermittelten
Rückwärts-Steuerkanal-Nachrichten
dekodiert. Das Speichergerät 62 enthält eine Datenbank
von autorisierten Mobilfunkteilnehmern, für die die Herstellung eines
Anrufes genehmigt ist. Jedes Mal, wenn eine Steuerkanalnachricht,
die einen Handshake zur Herstellung eines Anrufes anzeigt, für nicht
zugelassene Teilnehmer dekodiert wird, wird die Vorwärts-Steuerkanalfrequenz
dem Sprungschema für
einen hinreichend großen
Zeitraum wieder hinzugefügt,
um den Handshake zwischen dem nicht zugelassenen Teilnehmer und
der Mobilfunk-Basisstation zu verhindern. Danach wird der Steuerkanal
von dem Sprungsatz entfernt, um es zugelassenen Teilnehmern zu ermöglichen, über den Steuerkanal
mit dem Mobilfunknetz zu kommunizieren.
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Bei
einer noch weiteren Ausführungsform wird
die Rauschquelle 64 durch einen von der CPU 61 gesteuerten
Signalgenerator ersetzt. Die CPU weist den Signalgenerator an, eine
Pseudobasisstationssignalisierung zu übertragen, die mobile Einheiten
innerhalb eines vorgegebenen regulierten Bereichs dazu veranlasst,
so zu funktionieren, als wenn sie an einer lokalen Basisstation
angemeldet wären. Die Übertragung
der Basisstationssignalisierung veranlasst die Mobiltelefone dazu,
von einem Suchen nach anderen Steuerkanälen abzusehen. Die Basisstationssignalisierung
ist mit Absicht so gesteuert, dass sie nicht auf mobile Identifikationsnummern (MIN)
anspricht, die in dem Speichergerät 62 als zur Durchführung von
Kommunikationen innerhalb des regulierten Bereichs autorisiert definiert
sind. Die autorisierten tragbaren Einheiten werden von dem Basisstationklon
zurückgewiesen
und empfangen nicht die zur vollständigen Anmeldung an dem Basisstationklon
notwendige Basisstationssignalisierung.
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Folglich
suchen die autorisierten tragbaren Einheiten andere Steuerkanäle, auf
denen die Anmeldung vervollständigt
werden kann. Da durch die Pseudosignalisierung keine Steuerkanäle beeinträchtigt werden,
können
autorisierte Benutzer frei mit jeder sonstigen verfügbaren Mobilfunk-Basisstation
in der Nähe
des regulierten Bereichs kommunizieren.
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Ein
erheblicher Nachteil der hier offenbarten Ausführungsformen, die auf einer
Ausstrahlung eines kontinuierlichen (CW) Rauschsignals basieren,
ist die Zunahme an Rauschen außerhalb
des regulierten Bereichs während
des Betriebs, was die Gesamtleistungsfähigkeit des Mobilfunknetzes
aufgrund einer Interferenz mit schwachen Signalen, die von entfernten
Basisstationen übermittelt
werden, verschlechtern könnte.
Weiterhin könnten
unter extremen Bedingungen, wie beispielsweise den unter einer Rauschstörung herrschenden
Bedingungen, einige Teilnehmer von der Störung stärker beeinträchtigt werden
als andere, da verschiedene Mobilfunkgeräte innerhalb bestimmter Grenzen
unterschiedliche Zahlen hinsichtlich der Empfangsempfindlichkeit
aufweisen. Weiterhin äußern immer
mehr Einzelpersonen aufgrund der Tatsache, dass moderne Lebensbedingungen
eine zunehmende Belastung durch verschiedene Strahlungsquellen mit
sich bringen ihre Besorgnis und bevorzugen es, sich nicht unnötiger kontinuierlicher
Strahlung auszusetzen. Folglich strahlt die folgende Ausführungsform
kein Störsignal
aus, solange die mobilen Einheiten innerhalb des regulierten Bereichs
im Stand-by-Modus sind. Störtransmissionen
werden nur während
des mit dem Aufbau eines Anrufes zusammenhängenden Handshakes angewandt.
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Nun
bezugnehmend auf 8 besteht ein Störgerät 80 aus
der Steuereinheit 81, dem gesteuerten Rauschsender 82,
dem Empfänger 84,
dem Zeitschalter 83 sowie der Antenne 85. Der
Empfänger 84 umfasst
einen HF-Leistungsdetektor, der dazu ausgelegt ist, die von mobilen
Einheiten auf dem Frequenzband des Rückwärts-Steuerkanals/Sprachkanals
abgestrahlte HF-Strahlung zu erfassen. Wenn durch den Empfänger 84 ein
Signal mit einem vorbestimmten minimalen Leistungspegel erfasst
wird, steuert die Steuereinheit 81 den gesteuerten Rauschsender 82 an,
um mit der Übertragung
eines Rauschens auf der gesamten, von der Basisstation gesendeten
Bandbreite, oder eines beliebigen relevanten Teils davon über einen
vorbestimmten Zeitraum zu reagieren. Ein Zeitschalter 83 ermöglicht es sowohl
dem Sender 82, als auch dem Empfänger 84, die gleiche
Antenne zum Senden und Empfangen zu verwenden, wie es durch die
Steuereinheit 81 festgelegt wird. Die Steuereinheit 81 umfasst üblicherweise einen
Mikroprozessor und ein Speichergerät. Die Steuereinheit 81 implementiert
die Logik, mittels derer das Senden eines Rauschens aktiviert wird.
Die Steuerung ist mit verschiedenen Parametern konfiguriert, um
das Störgerät 80 an
eine vorgegebene Betriebsumgebung anzupassen. In einer typischen Implementierung
weist die Steuereinheit 81 mehrere von dem Empfänger 84 abgedeckte
Empfangsfrequenzbänder
auf. Für
jede erfasste Übermittlung
auf einem der Frequenzbänder
steuert die Steuereinheit 81 den Rauschsender 82 an,
um auf dem passenden, von der Basisstation übermittelten Kanal ein Antwortstörsignal
zu erzeugen.
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Falls
beispielsweise der Empfänger 84 eine Übertragung
von einer mobilen Einheit nach dem AMPS-Standard erfasst, wird der
Handshake zwischen der mobilen Einheit und der Basisstation durch Übermittlung
eines HF-Signals auf der Duplexübertragungsfrequenz
oder durch ein Stören
des gesamten, in einem AMPS-System gemäß des AMPS-Standards zu erwartenden Übertragungsfrequenzbereichs
verhindert. Auf ähnliche
Weise übermittelt
das Gerät,
falls der Empfänger 84 eine
aRF-Übertragung einer
mobilen TDMA-Einheit erfasst, ein Signal auf der in einem TDMA-System
zu erwarteten Basisstationsübermittlungsfrequenz.
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Es
sollte klar sein, dass eine Antwort über ein breites Band mehr Ausgangsleistung
benötigt.
Jedoch beinhaltet der Kompromiss einer Antwort auf einem schmaleren
Band mehr Rechenleistung, um die exakte Frequenz zu ermitteln, auf
der das Störsignal wahrscheinlich
den erwünschten
Effekt auf die Kommunikationen zwischen der mobilen Einheit und
der Basisstation hat.
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Der
gesteuerte Rauschsender 82 kann auch derart kalibriert
werden, dass er als Reaktion auf ein erfasstes HF-Signal auf der
gesamten Steuer- und Sprachkommunikationsbandbreite ein Störsignal
abgibt, wodurch Kommunikationen unterdrückt werden, selbst wenn der
Anruf bereits hergestellt wurde.
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In
einer verbesserten Ausführungsform überwacht
ein Dekodierungsgerät
die von der mobilen Einheit ausgesendeten Identifikationssignale
(beispielsweise MIN/ ESN) und vergleicht diese vor dem Einleiten
der Übertragung
des Rauschsignals durch den gesteuerten Rauschsender 82 mit
einer in einem Speichergerät
enthaltenen Datenbank. Folglich kann das Gerät 80 selektiv Kommunikationen
mit vorbestimmten Telefonteilnehmern unterdrücken sowie zulassen und bietet
gewissermaßen
eine Mobilfunk-Firewall.
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In
einem CDMA-Mobilfunktelefonsystem, wie es in dem
US-Patent Nr. 4,901,307 , das am 13. Februar
1990 an Qualcomm Inc., erteilt wurde und den Titel „SPREAD
SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELITTE OR
TERRESTRIAL REPEATERS" trägt, beschrieben
ist, werden kanalspezifische Pseudorauschsequenzen (PN-Sequenzen)
anstelle von Frequenzen, wie sie in FDMA- oder Frequenz/Zeitschlitz-
oder in TDMA-Verfahren verwendet werden, benutzt. Um von einer Basisstation übermittelte Funkruf
und/oder Steuerkanäle
zu stören,
ist ein Störgerät so ausgelegt,
dass es Rauschsignale übermittelt,
die gemäß der von
dem Mobilfunknetz in einem vorgegebenen Bereich verwendeten PN-Sequenzen
moduliert und gespreizt sind.
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Nachdem
die Erfindung in Bezug auf bestimmte spezifische Ausführungsformen
beschrieben wurde, sollte klar sein, dass die Beschreibung nicht als
eine Beschränkung
verstanden werden soll, da weitere Modifikationen dem Fachmann nun
offensichtlich werden und es ist vorgesehen, dass solche Modifikationen
abgedeckt werden, sofern sie im Umfang der beiliegenden Ansprüche liegen.