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7-2016

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Messtechnik Das Mobile

Messtechnik Das Mobile Interference Hunting System Teil 2: „Power Difference on Arrival“-Verfahren Die Leistungsdifferenz beim Empfang (PDOA), auch bekannt als Leistungsdifferenz des Eingangssignals (RSSD), auch bekannt als Amplitudenverhältnis (siehe Hinweis) der Signalstärke des relativen Eingangssignals (RSS), basiert auf dem Konzept, dass die Signalleistung in einem vorhersehbaren Maße abnimmt, je weiter sich das Signal durch Ausbreitung vom Emitter entfernt. Gemäß der nachfolgend dargestellten grundlegenden HF-Mathematik nimmt die empfangene Leistung mit dem Quadrat der Entfernung (1/r 2 ) unter optimalen Freiraumbedingungen ab. 2 die Freiraumumgebung und 4 das sogenannte flache Erdmodell (2-Strahlen-Modell) dar. Für einen typischen Mobilfunkkanal beträgt der Exponent zwischen 3 und 5. So wird beispielsweise in einer städtischen Umgebung der Exponent 3,2 verwendet. Es kann nachgewiesen werden, dass – unabhängig vom Exponenten – das Verhältnis der entlang der Fahrtroute gemessenen Signalstärke mehrere Kreise ergibt, die sich (unter idealen Voraussetzungen) an einem einzigen Punkt schneiden – und zwar am wahrscheinlichsten Ort der Funkquelle. Die anpassbare Empfangsempfindlichkeit ist Bild 5: Visualisierung der PDOA. Die Überschneidung mehrerer Kreise liefert den potentiellen Standort der Signalquelle. Die Berechnung der Leistungsdifferenz, beispielsweise von P 1 und P 2 , kann in kartesische Koordinaten migriert werden In einer realen Funkumgebung, etwa einem Mobilfunkkommunikationskanal mit Hindernissen, mit auftretenden Reflexionen und Mehrwegeeffekt ist es möglich, für eine Beziehung zwischen P TX und P RX eine einfache Näherung zu verwenden. Basierend auf der Umgebung nimmt die Leistungsdichte mit einer Wertestreuung für α von 2 bis 6 ab. In diesem Modell stellt Ferdinand Gerhardes, Anritsu Deutschland www.anritsu.com entscheidend für die Leistungsabnahme und stellt sich ebenso wie die angestrebte Mittelwertbildung (zur Kompensation des Mehrwegeempfangs) in angemessener Weise ein. Betrieb des MX28007A und Benutzerschnittstelle D a n k d e r E l e g a n z d e s MX280007A-Systems braucht ein einzelner Anwender zum Einrichten des gesamten Systems in einem Fahrzeug weniger als fünf Minuten. Lassen Sie sich das betreffende Signal auf dem Spektrumanalysator (SPA) anzeigen, indem Sie dazu den MIH-Einstellassistenten verwen- den. Geben Sie die geforderten Parameter für die Bandbreite der Kanalleistungsmessung ein und stellen Sie den SPAN und die Auflösebandbreite (RBW) ein, um das betreffende Signal sichtbar zu machen. Vermeiden Sie größere Frequenzdarstellbereiche, die ungewollte Signale innerhalb der Messbandbreite aufkommen lassen könnten, oder sonstige Signal-zu-Rausch-Störpegel. Außerdem ist die Auswahl einer angemessenen Videobandbreite (VBW) wichtig zur Beseitigung der Auswirkungen von Modulation und von kurzzeitigen Schwankungen des Mehrweg- Leistungspegels. Nehmen Sie zum Schluss die Einstellung der Empfindlichkeit entsprechend der Ausbreitungsumgebung vor, um den Mehrweg- und Abschattungseffekten, wie sie beispielsweise Hinweis Betrachten wir einen zweidimensionalen Raum in einem kartesischen Koordinatensystem mit N Sensoren sowie einem stationären Funksender und nehmen wir an, dass die Entfernung von einem Sensor zum Funksender die Hypotenuse eines rechtwinkligen Dreiecks ist. Für eine beliebige Kombination aus drei Sensoren gibt es ein System von drei pythagoreischen Gleichungen, die in ein System von drei Kreisgleichungen umgestellt werden können, deren Mittelpunkte und Radien in Beziehung zu den entsprechenden PDOA-Messungen stehen. Die Schnittpunkte der Kreise stellen mögliche Standorte für den Funksender dar. Für N Sensoren kann es maximal N(N-1) Kreisschnittpunkte geben. Bild 6: Einstellassistent des Mobile Interference Hunters 20 hf-praxis 7/2016

Messtechnik Bild 7: Leistung-Zeit/Position-Messkurve und Ausschnitt aus dem Live-Display mit Darstellung des Frequenzspektrums durch Gebäude oder Vegetation verursacht werden, zu begegnen. Schließen Sie die zu verwendende Omni-Antenne sowie eine GPS-Antenne an den Spektrumanalysator an und verbinden Sie das Gerät per USB-Kabel mit einem Laptop oder Tablet- PC. Nach Anklicken des grünen Dreiecks können Sie mit der Störersuche beginnen. Die grafische Benutzerschnittstelle ist leicht verständlich. Im oberen Abschnitt der ausgewählten Landkarte finden Sie die Leistung-Zeit/Position-Messkurve, ein optionales Live-Display mit Darstellung des Frequenzspektrums und einem Echtzeit-Leistungsmesser. Die Aktualisierung der Messdaten findet bis zu 10 Mal pro Sekunde statt. Somit können Änderungen des Leistungspegels rasch erfasst werden. Auf der rechten Seite befindet sich ein farbiger Balken zur Darstellung verschiedener Kanalleistungswerte der auf der Karte sichtbaren Breadcrumbs (einer Reihe von während der Fahrt erscheinenden farbkodierten Punkten, wobei die Farbe proportional zur Signalstärke angezeigt wird). In der Leistung-Zeit/Position- Messkurve selbst sind Balken dargestellt, deren Höhe proportional zur Signalstärke ist. Wenn sich der Fahrer während der Störersuche fortbewegt, werden auf dem Display von links nach rechts auf dem Bildschirm Balken angezeigt. Das Signal mit dem höchsten Leistungspegel wird hellgelb hervorgehoben. Die Aktualisierungsrate beträgt ca. ein Mal pro Sekunde. Innerhalb der Zeit/Position werden außerdem hellgelbe Signalbalken und kurze schwarze Kontrollmarken angezeigt. Die hellgelben Signalbalken entstehen durch Ansammlung von mehreren Messwerten. Wenn immer mehr Signalbalken zum Display hinzugefügt werden, kommt es bei einigen von ihnen zur Überlappung und es entsteht ein hellgelber Signalbalken. Die kurzen schwarzen Kontrollmarken zeigen die Werte an, die bei der Berechnung der Schätzposition zur Anwendung kommen. Um die Rechenlast auf dem Laptop oder Tablet-PC zu begrenzen, werden nur immer die letzten 350 Messungen für die Geoortung verwendet. Die MX280007A-Software versieht die Störquelle mit Richtungsangaben, indem grüne Pfeile in der Fahrtroute des PKW-Symbols angebracht werden. Zusätzlich zu den Richtungspfeilen, die auf der Landkarte angezeigt werden, können auch automatische Sprachanweisungen eingeschaltet werden. Sprachanweisungen spiegeln die Richtungspfeile wider. Ein Pfeil auf der Landkarte, der z. B. den Fahrer anweist, seine Fahrt in Fahrtrichtung fortzusetzen, wird durch die Sprachanweisung „vorwärts” ergänzt. Werden Sprachanweisungen gegeben, muss der Fahrer nicht ständig auf die Karte schauen. Damit ist eine Einmannbedienung möglich. Sobald eine ausreichende Zahl an Messergebnissen vorhanden ist und diese Messergebnisse nach Mehrwegsausbreitung gefiltert wurden, zeichnet die Mobile Interference Hunter-Software von Anritsu einen Kreis oder eine „Heat Distribution” auf der Karte ein, womit die Schätzposition der Störquelle angegeben wird. Während der Fahrt kann sich der Kreis verschieben, weil immer mehr Daten zusammengetragen werden. Letztendlich wird der Durchmesser des Kreises kleiner, je mehr Messungen getätigt worden sind. Der Konfidenzgrad für das Signal von Interesse erhöht sich. Auf der Heat-Map können Fälle abgebildet sein, in denen es mehrere mögliche Störer-Standorte gibt, der veranschlagte Kreis jedoch nur einen Standort anzeigt. Wie im Screenshot (siehe Bild 8) ersichtlich, kann der Kreis mehrfarbig sein. Der Grünanteil bezeichnet das Gebiet, in dem bereits Messungen durchgeführt wurden, wogegen die roten Streifen Richtungen angeben, in denen noch keine ausreichenden Messungen (bezogen auf die Anzahl) stattgefunden haben. Um zu einem höheren Konfidenzgrad bezüglich des Störer-Standortes zu kommen, sollten so viele rote Gebiete wie möglich abgefahren werden. Der Idealfall zeigt einen Kreis, der zu 100 % grün ist. Die Beschreibung aller Einstellungen und Merkmale des MIH bis ins Detail soll nicht Gegenstand dieses Berichts sein. Wir haben hier lediglich die Empfindlichkeitseinstellungen erwähnt, die hauptsächlich an die Mehrwegeausbreitungseffekte angepasst werden. Außerdem gibt es noch Einstellungen für die Squelch-Einstellung, die Peak-Erkennungsschwelle und Min bzw. Max Hold Trace Darstellung. Durch Anpassung dieser Parameter kann der Anwender die Messungen optimieren. Squelch-Begrenzungen lassen sich derart einstellen, dass sämtliche Signale, deren Stärke unterhalb dieser Begrenzung liegt, vom Störer-Suchsystem außer Acht gelassen werden. Die Einstellungen zur Peak- Erkennungsschwelle (niedrig, mittel und hoch) entsprechen Bild 8: Kreis zur Anzeige von Schätzposition und Qualität der Messergebnisse hf-praxis 7/2016 21

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