CN101170800A - 一种用于tdd蜂窝通信系统的终端干扰器及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种用于TDD蜂窝通信系统的终端干扰器及其实现方法，终端干扰器包括：定时恢复模块、控制器及干扰信号发生器；实现方法为：定时恢复模块获取下行同步信息；定时恢复模块下行同步信息确定下行时隙的位置信息；控制器判断定时恢复模块是否已确定下行时隙的位置信息并根据用户设置在定时恢复模块确定的下行时隙中确定用于发射干扰信号的下行时隙的位置信息；干扰信号发生器在控制器确定的下行时隙中发射干扰信号；控制器判断干扰信号发生器是否已连续发射了N帧干扰信号。本发明只对TDD蜂窝通信系统的下行时隙进行干扰，可以有效的控制干扰范围，防止由于基站上行受到干扰，引起大面积网络质量变差的问题发生。

Description

一种用于TDD蜂窝通信系统的终端干扰器及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种终端干扰器及其实现方法，尤其涉及一种用于TDD蜂窝通信系统的终端干扰器及其实现方法。

背景技术

随着蜂窝移动通信技术的发展，人们之间的沟通和信息传递越来越方便，随之而来，也增加了信息安全的问题。为了保证信息安全，某些特定场合不允许使用移动通信设备，因此各种终端干扰器也被广泛研制生产。

在终端干扰器的使用场景中，最重要的是在某些时段对一个特定区域的信号进行干扰，保证用户在某些有限区域内不能正常通信，而超过这一区域，对正常通话的用户影响降低到最小。在终端干扰器的设计中，最重要的就是合理地控制干扰范围，保证在干扰范围内用户不能通话，不在干扰范围内用户不受影响，中间的过渡带尽可能的小。在蜂窝移动通信系统中，特定频率的电波传播衰减与地形密切相关。由于地形因素千差万别，并且不能控制，不能因为信号传播方便而改变地形和建筑分布，因此业界广泛采用统计传播模型预测信号分布，实际证明这也是比较有效的方法。经过测试，天线挂高和建筑物高度、终端距离基站的距离对电波传播衰减影响很大，特别是发射端和接收端相对周围建筑都比较低的情况下在特定距离内的传播损耗很大。当天线挂高升高，衰减将明显降低。因此目前在蜂窝移动通信系统中天线挂高往往都比较高。对于终端干扰器来说，为了有效控制干扰范围，需要降低天线高度，保证干扰器天线高度和受干扰的通信设备天线高度都远远低于周围建筑高度。为了满足这个条件，只有干扰蜂窝移动通信系统的下行时隙。

但如果在TDD蜂窝通信系统中使用目前市场上的终端干扰器，将不能分时隙干扰，而是干扰特定频段的所有时隙，即终端干扰器会同时干扰TDD蜂窝通信系统的上行时隙，从而导致用户在紧急情况下也不能呼出。由于TDD蜂窝通信系统的基站挂高很高，终端干扰器和多个基站之间传播损耗都比较小，因此一个终端干扰器会干扰很大区域内的基站，但降低终端干扰器的功率又不能保证对需要干扰范围内用户的压制效果。

鉴于上述，实有必要设计一种用于TDD蜂窝通信系统的，且只干扰TDD蜂窝通信系统下行时隙的终端干扰器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于TDD蜂窝通信系统的终端干扰器及其实现方法，其只对TDD蜂窝通信系统的下行时隙进行干扰，可以有效的控制干扰范围，防止由于基站上行受到干扰，引起大面积网络质量变差的问题发生。

本发明的目的还在于提供一种用于TDD蜂窝通信系统的终端干扰器及其实现方法，其只对TDD蜂窝通信系统下行时隙中的一个或若干个子时隙进行干扰，从而达到对局部干扰，而对整体网络影响可控的目的。

为达到上述目的，本发明提出一种用于TDD蜂窝通信系统的终端干扰器，其包括：

定时恢复模块，用于获取TDD蜂窝通信系统下行同步信息并确定下行时隙的位置信息；

控制器，用于判断所述定时恢复模块是否已确定TDD蜂窝通信系统下行时隙的位置信息，并根据用户设置确定用于发射干扰信号的下行时隙的位置信息；及

干扰信号发生器，用于在所述控制器确定的下行时隙中发射所述干扰信号；

其中，所述定时恢复模块及所述干扰信号发生器分别与天线连接，所述控制器分别与所述定时恢复模块及所述干扰信号发生器连接。

其中，所述定时恢复模块通过接收GPS信号或TDD蜂窝通信系统的下行导频信号来获取TDD蜂窝通信系统的下行同步信息。

为达到上述目的，本发明又提出一种用于TDD蜂窝通信系统的终端干扰器的实现方法，包括如下步骤：

步骤1：定时恢复模块获取TDD蜂窝通信系统的下行同步信息；

步骤2：所述定时恢复模块根据所述下行同步信息确定TDD蜂窝通信系统下行时隙的位置信息；

步骤3：控制器判断所述定时恢复模块是否已确定TDD蜂窝通信系统下行时隙的位置信息，若是，则执行步骤4；否则，执行步骤1；

步骤4：所述控制器根据用户设置，在所述定时恢复模块确定的TDD蜂窝通信系统的下行时隙中确定用于发射干扰信号的下行时隙的位置信息；

步骤5：干扰信号发生器在所述控制器确定的下行时隙中发射干扰信号；

步骤6：所述控制器判断所述干扰信号发生器是否已连续发射了N帧干扰信号，若是，则停止发射M帧后重新执行步骤1；否则，所述控制器根据用户的需求判断是否继续使所述干扰信号发生器发射干扰信号。

进一步地，在所述步骤1中，所述定时恢复模块通过接收GPS信号或TDD蜂窝通信系统的下行导频信号来获取TDD蜂窝通信系统的下行同步信息。

进一步地，所述N及M的取值由用户根据其对所述终端干扰器获取TDD蜂窝通信系统下行时隙的位置信息的精度要求来确定。

其中，当所述定时恢复模块通过接收GPS信号来获取TDD蜂窝通信系统的下行同步信息时，所述N及M的取值为0；即此时不用执行所述步骤6。

进一步地，所述控制器确定的下行时隙可与所述TDD蜂窝通信系统的下行时隙相同，即所述终端干扰器根据用户设置对TDD蜂窝通信系统的整个下行时隙进行干扰。

进一步地，所述控制器确定的下行时隙也可是所述TDD蜂窝通信系统下行时隙的一部分，即所述终端干扰器可以根据用户设置只对TDD蜂窝通信系统下行时隙中的其中一个或若干个子时隙进行干扰。例如，在TD-SCDMA系统中，所述终端干扰器可以只干扰TD-SCDMA系统中的下行公共信道时隙，或干扰TD-SCDMA系统中从A时刻到B时刻之间的时隙，等等。

也就是说，所述终端干扰器发射的干扰信号在时域上可以连续，也可以不连续；在频域上带宽可以是覆盖整个运营商所分配带宽的宽带信号，也可以是覆盖特定几个信号的窄带信号。

本发明针对各种TDD蜂窝通信系统的TDD时序结构，把终端干扰器对通信网络的干扰限制在下行时隙，由于终端干扰器和下行接收装置，例如手机之间的路径损耗很大，因此干扰被限制在很小的局部范围内，不会对整个网络造成影响，可以有效地解决对被干扰用户的压制和不影响正常用户的矛盾。另外，本发明还可把终端干扰器对通信网络的干扰仅限制在下行时隙中的一个或若干个子时隙，例如下行广播时隙或下行导频时隙，这样可以控制干扰的区域，使干扰不会对整个网络的工作造成影响。

附图说明

图1为本发明所述终端干扰器的结构示意图；

图2为本发明一实施例中所述终端干扰器的打开及关闭时序相对于基站信号发射时隙及接收时隙时序关系示意图；

图3为TD-SCDMA系统的时域帧结构示意图；

图4为TDD系统中本发明所述方法的流程示意图；

图5为TD-SCDMA系统中本发明一实施例的方法流程示意图；

图6为TD-SCDMA系统中本发明所述的终端干扰器中定时恢复模块的结构示意图；

图7A及7B为终端干扰器中的控制器确定的用于发射干扰信号的下行时隙的时序示意图；

图8为本发明所述的终端干扰器中干扰信号发生器的结构示意图；

图9为本发明所述的终端干扰器中干扰信号发生器的另一结构示意图；

图10为SCDMA系统的时域帧结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施作进一步详细的说明。

图1为本发明所述终端干扰器的结构示意图，如图1所示，本发明所述的终端干扰器包括：定时恢复模块，用于获取TDD蜂窝通信系统下行同步信息并确定下行时隙的位置信息；控制器，用于判断所述定时恢复模块是否已经确定TDD蜂窝通信系统下行时隙的位置信息，并根据用户设置确定用于发射干扰信号的下行时隙的位置信息，如图2所示；干扰信号发生器，用于在所述控制器确定的下行时隙中发射所述干扰信号；其中，所述定时恢复模块及所述干扰信号发生器分别与天线连接，所述控制器分别与所述定时恢复模块及所述干扰信号发生器连接。

定时恢复模块用于获取TDD蜂窝通信系统下行同步信息时，首先需要获取当前网络的TDD时隙分配情况，即找到下行时隙的位置。有两种方法可以获取系统TDD时隙情况。对于采用GPS时钟源作为TDD同步源的系统，可以利用GPS信号获取下行同步信息。购买作为通用部件的GPS时钟源，可以直接输出与TDD系统帧同步的信号。

另外一种同步获取方法是接收TDD蜂窝通信系统的下行导频信号，通过下行导频信号来获取下行同步信息。TDD蜂窝通信系统中一般都有一个下行同步时隙，如TD-SCDMA，可以接收下行信号，把接收信号与基站可能发送信号做相关检测，通过检测获取网络的TDD定时信息。

其中，定时恢复模块用于判断获取下行同步的过程是，通过对基站发射的射频信号过虑、放大混频，变成基带信号，由AD转换再变成数字信号，把所接收信号与本地已知序列做相关运算，如果输出相关峰大于设定的门限则认为已经获取了下行同步。

上述本发明的方法中，终端干扰器仅干扰基站下行时隙信号，不对上行信号干扰；所述控制器确定的下行时隙可与所述TDD蜂窝通信系统的下行时隙相同，即所述终端干扰器根据用户设置对TDD蜂窝通信系统的整个下行时隙进行干扰；所述控制器确定的下行时隙也可是所述TDD蜂窝通信系统下行时隙的一部分，即所述终端干扰器可以根据用户设置只对TDD蜂窝通信系统下行时隙中的其中一个或若干个子时隙进行干扰；例如仅干扰下行导频信号，或仅干扰下行广播信号。再如，在TD-SCDMA系统中，所述终端干扰器可以只干扰TD-SCDMA系统中的下行公共信道时隙，或干扰TD-SCDMA系统中从A时刻到B时刻之间的时隙，等等。

此外，干扰信号发生器发射的干扰信号在频域上的带宽可以是覆盖整个运营商所分配带宽的宽带信号，也可以是覆盖特定几个信号的窄带信号；干扰信号可以每帧都发射，干扰特定时隙，也可能发射N帧后停止发射M帧；比如，发射15帧后停止1帧。

下面以本发明在TD-SCDMA系统及SCDMA系统中的应用为例，对本发明作进一步详细的说明。

TD-SCDMA系统的时域帧结构如图3所示，其中DwPTS为下行导频时隙，其对于特定小区是一个固定的序列。在TD-SCDMA系统中，下行帧的长度为5ms，每个时隙TS的长度为675us。TD-SCDMA系统可以采用高稳定时钟在本地产生一个TDD定时结构，采用下行广播信号同步。

下面结合图4及图5，对本发明所述的终端干扰器的实现方法在TD-SCDMA系统中的应用作具体说明。

步骤1：终端干扰器的定时恢复模块接收TD-SCDMA系统的下行导频信号。

步骤2：定时恢复模块将其接收的下行导频信号与本地已知序列做相关检测，得到下行导频信号的起始时刻。

步骤3：定时恢复模块根据下行导频信号的起始时刻推算获取TD-SCDMA系统下行时隙的位置信息。

在TD-SCDMA系统中，本发明所述的终端干扰器中定时恢复模块的结构如图6所示。定时恢复模块采用天线接收TD-SCDMA系统的下行导频信号，经过混频、滤波后将下行导频信号转换成数字信号，之后再采用匹配滤波器进行相关检测计算出正确的下行导频信号的起始时刻，从而可以推导出TD-SCDMA系统的下行时隙的位置。

步骤4：终端干扰器的控制器判断定时恢复模块是否已确定TD-SCDMA系统下行时隙的位置信息，若是，则执行步骤5；否则，执行步骤1；

步骤5：控制器根据用户设置，例如干扰TD-SCDMA系统的整个下行时隙、干扰TD-SCDMA系统从A时刻到B时刻的下行时隙或仅干扰TD-SCDMA系统的下行公共信道时隙等，在定时恢复模块确定的下行时隙中确定用于发射干扰信号的下行时隙的位置信息。

其中，若用户的设置为干扰TD-SCDMA系统的整个下行时隙，则控制器确定的用于发射干扰信号的下行时隙的时序图如图7A所示；若用户的设置为仅干扰TD-SCDMA系统的下行公共信道时隙，则控制器确定的用于发射干扰信号的下行时隙的时序图如图7B所示；当然，根据用户的设置，控制器还可确定出各种用于发射干扰信号的下行时隙的时序图，在此不再一一赘述。

步骤6：终端干扰器的干扰信号发生器在所述控制器确定的下行时隙中发射干扰信号。

由于终端干扰器发射的干扰信号可以是扫频信号，也可以是宽带噪声；因此，如果终端干扰器发射的是扫频信号，则干扰信号发生器需要有一个锯齿波发生器、一个压控振荡器，和一个功率放大器，结构如图8所示；如果终端干扰器采用宽带噪声作为干扰源，则干扰信号发生器的结构如图9所示。

值得注意的是，如果终端干扰器一直发射干扰信号来干扰TD-SCDMA系统的下行时隙，其将不能同时接收下行信号，由于本地时钟与基站时钟存在误差，如果长时间不校正该误差将不能保持终端干扰器发射的干扰信号与基站发射的下行信号的TDD同步关系，且干扰信号有时还可能干扰TD-SCDMA系统的上行时隙；因此，需要在终端干扰器发射一段干扰信号之后重新接收下行导频信号校准一次。

因此，执行步骤7：所述控制器判断所述干扰信号发生器是否已连续发射了N帧干扰信号，若是，则停止发射M帧后重新执行步骤1；否则，所述控制器根据用户的需求判断是否继续使所述干扰信号发生器发射干扰信号；其中，所述N及M的取值由用户根据其对终端干扰器获取TD-SCDMA系统下行时隙的位置信息的精度要求来确定。

由于终端干扰器对获取TD-SCDMA系统下行时隙的位置信息的精度要求不高，对于10微妙的误差其是可以容忍的，因此不必每帧都接收下行导频信号，而采用本地TDD信号发生器(如图6所示)维持TDD定时即可。但为了防止长时间使用导致TDD定时长时间漂移，可以在每隔N帧重新做一次定时恢复，例如N可以取16。

SCDMA系统的时域帧结构如图10所示。在SCDMA系统中，下行、上行帧各为5ms，终端干扰器通过接收下行导频信号同步本地的TDD时序，且在下行时隙发送干扰信号，其实现方法与TD-SCDMA系统的相同，在此不再赘述。

此外，所属技术领域的技术人员应当知道，对于采用GPS时钟源作为TDD同频源的TDD蜂窝通信系统来说，由于GPS时钟源可以直接输出与TDD蜂窝通信系统帧同步的信号，因此本发明所述的终端干扰器的实现方法相对比较简单，如图4所示，主要为：

步骤1：终端干扰器的定时恢复模块接收GPS信号；

步骤2：定时恢复模块根据其接收的GPS信号直接获取TDD蜂窝通信系统下行时隙的位置信息；

步骤3：终端干扰器的控制器判断定时恢复模块是否已确定TDD蜂窝通信系统下行时隙的位置信息，若是，则执行步骤4；否则，执行步骤1；

步骤4：控制器根据用户设置，在所述定时恢复模块确定的TDD蜂窝通信系统的下行时隙中确定用于发射干扰信号的下行时隙的位置信息；

步骤5：干扰信号发生器在所述控制器确定的下行时隙中发射干扰信号。

其中，值得注意的是，对于采用GPS时钟源作为TDD同频源的TDD蜂窝通信系统，由于GPS信号的特殊性，控制器不用像采用下行导频信号获取TDD蜂窝通信系统下行时隙的位置信息那样判断干扰信号发生器是否已连续发射了N帧干扰信号。由于其主要的实现思想与下行导频信号的相同，因此在此不再赘述。

应当指出，本文以上部分对本发明在TD-SCDMA系统及SCDMA系统的具体实施进行了详细的描述，但其仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围，本发明还可用于其他的TDD蜂窝通信系统。对于所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于TDD蜂窝通信系统的终端干扰器，其特征在于，包括：

定时恢复模块，用于获取TDD蜂窝通信系统下行同步信息开确定下行时隙的位置信息；

控制器，用于判断所述定时恢复模块是否已确定TDD蜂窝通信系统下行时隙的位置信息，并根据用户设置确定用于发射干扰信号的下行时隙的位置信息；及

干扰信号发生器，用于在所述控制器确定的下行时隙中发射所述干扰信号；

其中，所述定时恢复模块及所述干扰信号发生器分别与天线连接，所述控制器分别与所述定时恢复模块及所述干扰信号发生器连接。

2.根据权利要求1所述的终端干扰器，其特征在于，所述定时恢复模块通过接收GPS信号或TDD蜂窝通信系统的下行导频信号来获取TDD蜂窝通信系统的下行同步信息。

3.根据权利要求1所述的终端干扰器，其特征在于，所述控制器确定的下行时隙与所述TDD蜂窝通信系统的下行时隙相同，即所述终端干扰器根据用户设置对TDD蜂窝通信系统的整个下行时隙进行干扰。

4.根据权利要求1所述的终端干扰器，其特征在于，所述控制器确定的下行时隙是所述TDD蜂窝通信系统下行时隙的一部分，即所述终端干扰器根据用户设置对TDD蜂窝通信系统下行时隙中的其中一个或若干个子时隙进行干扰。

5.一种用于TDD蜂窝通信系统的终端干扰器的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：定时恢复模块获取TDD蜂窝通信系统的下行同步信息；

步骤2：所述定时恢复模块根据所述下行同步信息确定TDD蜂窝通信系统下行时隙的位置信息；

步骤3：控制器判断所述定时恢复模块是否已确定TDD蜂窝通信系统下行时隙的位置信息，若是，则执行步骤4；否则，执行步骤1；

步骤4：所述控制器根据用户设置，在所述定时恢复模块确定的TDD蜂窝通信系统的下行时隙中确定用于发射干扰信号的下行时隙的位置信息；

步骤5：干扰信号发生器在所述控制器确定的下行时隙中发射干扰信号；

步骤6：所述控制器判断所述干扰信号发生器是否已连续发射了N帧干扰信号，若是，则停止发射M帧后重新执行步骤1；否则，所述控制器根据用户的需求判断是否继续使所述干扰信号发生器发射干扰信号。

6.根据权利要求5所述的实现方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述定时恢复模块通过接收GPS信号或TDD蜂窝通信系统的下行导频信号来获取TDD蜂窝通信系统的下行同步信息。

7.根据权利要求5所述的实现方法，其特征在于，在所述步骤4中，所述控制器确定的下行时隙与所述TDD蜂窝通信系统的下行时隙相同，即所述终端干扰器根据用户设置对TDD蜂窝通信系统的整个下行时隙进行干扰。

8.根据权利要求5所述的实现方法，其特征在于，在所述步骤4中，所述控制器确定的下行时隙是所述TDD蜂窝通信系统下行时隙的一部分，即所述终端干扰器根据用户设置对TDD蜂窝通信系统下行时隙中的其中一个或若干个子时隙进行干扰。

9.根据权利要求5所述的实现方法，其特征在于，在所述步骤6中，所述N及M的取值由用户根据其对所述终端干扰器获取TDD蜂窝通信系统下行时隙的位置信息的精度要求来确定。

10.根据权利要求9所述的实现方法，其特征在于，当所述定时恢复模块通过接收GPS信号来获取TDD蜂窝通信系统的下行同步信息时，所述N及M的取值为0；即不执行所述步骤6。

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