CN102739337B - 一种时分同步控制手机信号屏蔽器及屏蔽方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种时分同步控制手机信号屏蔽器及其方法，屏蔽器包括依次连接的同步信号接收天线、时分同步检测单元、时分同步控制单元及屏蔽信号产生电路；时分同步检测单元对空间时分信号进行处理后获得含有同步信号的载波，根据同步信号获取移动通信基站的下行信号发射时段和上行信号接收时段；在下行信号发射时段，时分同步控制单元开启屏蔽信号产生电路，在下行信号发射时段，时分同步控制单元关闭屏蔽信号产生电路。本发明能准确检测移动通信基站的下行信号发射时段和上行信号接收时段，在下行信号发射时段开启手机信号屏蔽器，对下行信号进行干扰，而在上行信号时段关闭手机信号屏蔽器，避免对基站的干扰。

Description

一种时分同步控制手机信号屏蔽器及屏蔽方法

技术领域

本发明涉及手机信号屏蔽器，尤其是涉及一种时分通信制式的手机信号屏蔽器及屏蔽方法。

背景技术

现有GSM频分系统手机信号屏蔽器包括依次连接的锯齿波产生电路、压控振荡器、GSM频段滤波器、信号放大器和发射天线。锯齿波产生电路产生最低电压为V1、最高电压为V2、周期为f（f>100KHz）的锯齿波电压，该锯齿波电压控制压控振荡器的压控端,从而产生频率从f1变化到f2的扫频信号，扫频信号通过滤波器滤波，再通过信号放大器放大后，得到要求的功率并经过发射天线发射。发射天线发射的信号频段为GSM下行频段，以此干扰GSM下行信号，实现屏蔽GSM信号的功能。DCS、WCDMA、CDMA等频分系统的手机信号屏蔽器原理与GSM频分系统的手机信号屏蔽器类似。

上述对手机信号进行屏蔽的传统技术方案是通过发射移动通信下行频段的干扰信号，来屏蔽移动通信信号的。该传统的技术方案对频分系统不会有干扰，但由于它在通信频段内全时发射干扰信号，因此会对TD-SCDMA、TD-LTE、wimax等时分通信制式造成上行强干扰，甚至会堵塞基站，造成网络瘫痪。

发明内容

为了解决现有技术屏蔽时分通信系统信号时会造成上行干扰的技术问题，本发明提供一种时分同步控制手机信号屏蔽器及其方法，该手机信号屏蔽器能准确检测移动通信基站的下行信号发射时段和上行信号接收时段，在下行信号发射时段开启手机信号屏蔽器，对下行信号进行干扰，而在上行信号时段关闭手机信号屏蔽器，避免对基站的干扰。

本发明屏蔽器所采用的技术方案具体如下：本时分同步控制手机信号屏蔽器，包括屏蔽信号产生电路，还包括依次连接的同步信号接收天线、时分同步检测单元和时分同步控制单元，时分同步控制单元与屏蔽信号产生电路连接；时分同步检测单元通过同步信号接收天线接收空间时分信号，并对空间时分信号进行滤波、放大、衰减、下变频及检波后获得含有时分通信系统同步信号的载波，根据同步信号获取移动通信基站的下行信号发射时段和上行信号接收时段；在下行信号发射时段，时分同步控制单元开启屏蔽信号产生电路使其产生下行屏蔽信号，在下行信号发射时段，时分同步控制单元关闭屏蔽信号产生电路。

所述时分同步检测单元包括中央处理器、频率合成器，以及依次连接的前端滤波器、低噪声放大器、可调衰减器、下变频混频器、第一低频信号衰减器、带通滤波器、低频信号放大器、第二低频信号衰减器及检波器，中央处理器分别与频率合成器、可调衰减器、第一低频信号衰减器、第二低频信号衰减器、检波器及时分同步控制单元连接。

所述时分同步控制单元包括相连接的三极管和CMOS开关芯片，CMOS开关芯片根据三极管输出的控制电平输出高电平或低电平。

所述屏蔽信号产生电路包括依次连接的锯齿波产生电路、压控振荡器、滤波器、信号放大器和发射天线，时分同步控制单元分别与压控振荡器的电源开关、信号放大器的电源开关连接。

本发明屏蔽方法所采用的技术方案具体如下：本时分同步控制手机信号屏蔽方法，包括以下步骤：

S1、同步信号接收天线接收空间时分信号；

S2、时分同步检测单元对空间时分信号进行滤波、放大、衰减、下变频及检波后获得含有时分通信系统的同步信号的载波并获取同步信号，再根据同步信号获取移动通信基站的下行信号发射时段和上行信号接收时段；

S3、时分同步控制单元依据下行信号发射时段和上行信号接收时段产生开关控制信号，开关控制信号控制屏蔽信号产生电路在时分通信系统下行信号发射时段发射屏蔽信号，在时分通信系统上行信号接收时段停止发射屏蔽信号。

步骤S2中根据同步信号获取移动通信基站的下行信号发射时段和上行信号接收时段，具体如下：根据同步信号判断下行导频时隙的位置，根据下行导频时隙的位置计算上下行信号的时隙切换点，获得移动通信基站的下行信号发射时段和上行信号接收时段。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果如下：通过同步时分通信信号，准确检测移动通信基站的下行信号发射时段和上行信号接收时段，以此控制手机信号屏蔽器的信号发射，使手机信号屏蔽器在下行信号发射时段开启手机信号屏蔽器，对下行信号进行干扰，而在上行信号时段关闭手机信号屏蔽器，避免对基站的干扰。本发明手机信号屏蔽器及屏蔽方法特别适用于TD-SCDMA、TD-LTE、wimax等时分通信系统，杜绝上行干扰，有效护移动通信系统。

附图说明

图1是时分同步控制手机信号屏蔽器的原理框图；

图2是时分同步检测单元的原理框图；

图3是时分同步控制单元的控制电路图；

图4是TD-SCDMA上下行时分信号帧结构；

图5是TD-SCDMA开关控制信号示意图；

图6是时分同步控制手机信号屏蔽器工作流程图；

图7是检波标准波形图；

图8是TD-SCDMA同步检测流程图。

具体的实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本发明时分同步控制手机信号屏蔽器（以TD-SCDMA为例）包括依次连接的同步信号接收天线603、时分同步检测单元601、时分同步控制单元602以及屏蔽信号产生电路。

屏蔽信号产生电路包括依次连接的锯齿波产生电路501、压控振荡器502、TD-SCDMA频段滤波器503、信号放大器504和发射天线505，时分同步控制单元602分别与压控振荡器502的电源开关、信号放大器504的电源开关连接。锯齿波产生电路501产生最低电压为V51、最高电压为V52、周期为f5（f>100KHz）的锯齿波电压，该锯齿波电压控制压控振荡器502的压控端,产生频率从f51变化到f52的扫频信号，扫频信号通过滤波器503滤波，再通过信号放大器504放大后，得到要求的功率并经过发射天线505发射。

时分同步检测单元601通过同步信号接收天线603接收空间时分通信系统信号，在内部经过放大、滤波、下变频、整形及解调后获得时分通信系统的同步信息，以此同步信息获取移动通信基站的下行信号发射时段和上行信号接收时段，并通过时分同步控制单元602产生控制信号，控制压控振荡器502的电源开关及信号放大器504的电源开关。在下行信号发射时段，时分同步控制单元602产生高电平，打开压控振荡器502的电源开关及信号放大器504的电源开关，屏蔽信号产生电路产生下行屏蔽信号；在上行信号接收时段，时分同步控制单元602产生低电平，关闭压控振荡器502的电源开关及信号放大器504的电源开关，从而使屏蔽信号产生电路停止发射屏蔽信号，避免对通信系统造成上行干扰。

如图2所示，2-101为时分通信信号接收天线，接收空间中时分通信信号；2-102为前端滤波器，滤除所需频段以外的信号，包括通信系统信号及屏蔽器发射的其他频段信号；2-103为低噪声放大器，放大所需的时分通信信号；2-104为可调衰减器，调整低噪声放大器增益，防止信号过强导致下变频混频器2-105阻塞；2-105为下变频混频器，将接收到的时分通信信号变频至低频；2-106为低频信号衰减器，将变频后的低频通信信号衰减至合适的电平；2-107为带通滤波器，将低频通信信号按照信号载波带宽将信号选出；2-108为低频信号放大器，将选出的载波信号放大；2-109为低频信号衰减器，将低频通信信号衰减至合适的电平；2-110为检波器，将通信载波信号进行整形、检波，获得检波波形如图7所示的检波信号；2-111为中央处理器，根据如图7所示的信号，获得通信信号的上行通信时段和下行通信时段，进而控制时分同步控制单元产生如图5所示的开关控制信号。

如图3所示，开关控制电路2-113包括相连接的三极管MMBT3904和CMOS开关芯片IRF7304，当三极管MMBT3904输出的控制电平为高电平时，CMOS开关芯片IRF7304第2脚为低电平，此时CMOS开关芯片IRF7304第7/8脚输出5V，信号屏蔽器开启，此时产生屏蔽信号；当三极管MMBT3904输出的控制电平为低电平时，CMOS开关芯片IRF7304第2脚为高电平，此时IRF7304第7/8脚输出0V，信号屏蔽器关闭，此时停止产生屏蔽信号。

本发明屏蔽器工作流程：如图6所示，时分同步控制手机信号屏蔽器上电后，经过时分通信系统同步检测单元、时分通信系统同步控制单元产生同步控制信号，控制时分通信系统屏蔽信号产生电路产生对应下行时段的屏蔽信号，从而达到干扰时分通信系统下行信号而不干扰时分通信系统上行信号的目的。具体操作步骤如下：

同步信号接收天线2-101接收空间时分信号，经过前端滤波器2-102滤波后，滤除带外干扰信号，获得纯净的有用信号，经过低噪声放大器2-103放大并通过可调衰减器2-104衰减获得合适的功率强度。衰减后的信号经过下变频混频器2-105变至基带，经过低频信号衰减器2-106低频衰减后，再经过高抑制低频带通滤波器2-107滤波后，获得纯净的低频载波信号，该载波信号携带如图4所示的帧结构信息，TD-SCDMA一个无线帧10ms（12800chips），分两个子帧，每个子帧5ms（6400chips），包括7个常规时隙TS0~TS6，和三个特殊时隙下行导频时隙、保护时隙、上行导频时隙。低频载波信号经过低频信号放大器2-108放大、低频信号衰减器2-109衰减后获得合适的功率强度，经过检波器2-110检波获得如图7所示的标准检波信号（含有同步信息）；该检波信号经过模数变换后送至中央处理器2-111，中央处理器2-111根据检波信号中的同步信息获取时分通信信号的上行信号发射时段和下行信号发射时段，使时分同步控制单元产生如图5所示的开关控制信号；开关控制信号控制屏蔽信号产生电路在时分通信系统下行信号发射时段发射屏蔽信号，在时分通信系统上行信号接收时段停止发射屏蔽信号，从而杜绝手机信号屏蔽器对时分通信系统上行的干扰。

图4为典型的TD-SCDMA子帧信号。TD-SCDMA物理信道用4层结构：超帧、无线帧、子帧和时隙/码。一个超帧长720ms，由72个无线帧组成，每个无线帧长10ms；每个无线帧分为两个5ms的子帧，每个子帧由长度675us的7个主时隙和3个特殊时隙组成；3个特殊时隙分别是下行导频时隙（DwPTS，75us）、上行导频时隙（UpPTS，125us）和保护时隙（G，75us）构成。在这7个主时隙中，Ts0总是分配给下行链路，而Ts1总是分配给上行链路，Ts2、Ts3作为上行链路的时隙，Ts4、Ts5、Ts6可以下行链路的时隙。下行导频时隙（DwPTS）由64比特正交码组成，它是无线基站（小区）的导频信号，也是下行同步的信号。而上行导频时隙（UpPTS）由128比特正交码组成，它是用户终端（小区）的导频信号，主要用做上行同步。保护时隙（G）用于保护和区分上、下行时隙，使距离较远的终端能实现上行同步。

本发明中，利用如图4所示的特征信号37.5uS的低电平和50uS的高电平准确判断DWPTS信号位置，根据DWPTS信号位置计算上下行信号的时隙切换点，获得通信系统中上行信号接收时段和下行信号发射时段。如图5所示，开关控制信号的开启电平时间为3200uS，关闭电平时间为1800uS，开启电平时间在TS0及TS3上各留100uS保护时间。

如图8所示，为同步信号检测流程。

时分通信信号，以TD-SCDMA为例。TD-SCDMA信号在中国国内频段为2010~2025MHz，在该频段内，TD-SCDMA以1.6MHz为信号载波宽度划分成8个有效通信载波，8个有效载波的中心频率分别为2011MHz、2012.6MHz、2014.2MHz、2016MHz、2017.6MHz、2019.2MHz、2020.8MHz、2022.4MHz及2024MHz。

时分同步检测单元在工作过程中，分为上电、CPU启动、载波检测、同步检测、同步控制几个流程。同步检测模块上电后，CPU加载运行程序，同时对CPU的所有I/O口及定时器进行初始化。CPU初始化完成后，控制频率合成器2-112，依次产生对应以上8个载波的本振信号，将对应的载波信号下变频、高抑制低频带通滤波并进行合适的放大后，CPU根据检波后的信号特征判断该载波是否为含有同步信号的有效载波。如果是有效载波，则进入锁定检测状态，检测DWPTS时隙位置并计算出上下行时隙切换点位置，获得通信系统中上行信号接收时段和下行信号发射时段，最后产生时分通信系统同步控制信号。

Claims (4)

1.一种时分同步控制手机信号屏蔽器，包括屏蔽信号产生电路，其特征在于，还包括依次连接的同步信号接收天线、时分同步检测单元和时分同步控制单元，时分同步控制单元与屏蔽信号产生电路连接，所述时分同步检测单元包括中央处理器、频率合成器，以及依次连接的前端滤波器、低噪声放大器、可调衰减器、下变频混频器、第一低频信号衰减器、带通滤波器、低频信号放大器、第二低频信号衰减器及检波器，中央处理器分别与频率合成器、可调衰减器、第一低频信号衰减器、第二低频信号衰减器、检波器及时分同步控制单元连接；时分同步检测单元通过同步信号接收天线接收空间时分信号，空间时分信号经过前端滤波器滤波后，滤除带外干扰信号，获得纯净的有用信号，经过低噪声放大器放大并通过可调衰减器衰减获得合适的功率强度，衰减后的信号经过下变频混频器变至基带，经过低频信号衰减器低频衰减后，再经过高抑制低频带通滤波器滤波后，获得纯净的低频载波信号，低频载波信号经过低频信号放大器放大、低频信号衰减器衰减后获得合适的功率强度，经过检波器检波获得含有时分通信系统的同步信号的载波，该载波经过模数变换后送至中央处理器，中央处理器利用同步信号37.5uS的低电平和50uS的高电平判断下行导频时隙信号位置，根据下行导频时隙信号位置计算上下行信号的时隙切换点，获得移动通信基站的上行信号接收时段和下行信号发射时段；在下行信号发射时段，时分同步控制单元开启屏蔽信号产生电路使其产生下行屏蔽信号，在下行信号发射时段，时分同步控制单元关闭屏蔽信号产生电路。

2.根据权利要求1所述的时分同步控制手机信号屏蔽器，其特征在于，所述时分同步控制单元包括相连接的三极管和CMOS开关芯片，CMOS开关芯片根据三极管输出的控制电平输出高电平或低电平。

3.根据权利要求1所述的时分同步控制手机信号屏蔽器，其特征在于，所述屏蔽信号产生电路包括依次连接的锯齿波产生电路、压控振荡器、滤波器、信号放大器和发射天线，时分同步控制单元分别与压控振荡器的电源开关、信号放大器的电源开关连接。

4.一种基于权利要求1所述时分同步控制手机信号屏蔽方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、同步信号接收天线接收空间时分信号；

S2、时分同步检测单元对空间时分信号进行滤波、放大、衰减、下变频及检波后获得含有时分通信系统的同步信号的载波并获取同步信号，再根据同步信号获取移动通信基站的下行信号发射时段和上行信号接收时段；

S3、时分同步控制单元依据下行信号发射时段和上行信号接收时段产生开关控制信号，开关控制信号控制屏蔽信号产生电路在时分通信系统下行信号发射时段发射屏蔽信号，在时分通信系统上行信号接收时段停止发射屏蔽信号；

步骤S2中根据同步信号获取移动通信基站的下行信号发射时段和上行信号接收时段，具体如下：利用同步特征信号37.5uS的低电平和50uS的高电平判断下行导频时隙位置，根据下行导频时隙的位置计算上下行信号的时隙切换点，获得移动通信基站的下行信号发射时段和上行信号接收时段。