CN103248448A - 一种td-scdma/td-lte下行屏蔽器及设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种TD-SCDMA/TD-LTE下行屏蔽器及设计方法,属于移动通信领域。包括接收单元、同步信号转换单元、同步信号分析单元、干扰信号生成单元、干扰信号增强单元、增益调节单元、数字控制中心、监控单元、发射单元;其中接收单元、同步信号转换单元和同步信号分析单元依次连接,同步信号分析单元、监控单元、干扰信号生成单元和增益调节单元分别与数字控制中心相连,干扰信号生成单元、干扰信号增强单元、增益调节单元和发射单元依次连接。本发明还公开了一种TD-SCDMA/TD-LTE下行屏蔽器的设计方法。本发明充分利用TD-SCDMA/TD-LTE网络的时隙特点,分时隙干扰,干扰下行时隙,避免下行屏蔽器对基站上行信号形成干扰,影响基站的正常工作;且下行干扰信号强度可控,干扰范围可控。
Description
技术领域
本发明属于移动通信领域,具体涉及一种TD-SCDMA/TD-LTE下行屏蔽器及屏蔽方法。
背景技术
当今信息时代,通信技术的发展日新月异,移动通信作为通信家族中的一支独秀,更是在人们的生活及工农业生产等各个领域扮演着重要角色,但手机在带给人们生活极大便利的同时,也产生一些不容忽视的问题。由于移动通信网络的覆盖面甚广,在有些场合网络的出现,手机的使用反而给人们带来麻烦,甚至出现安全隐患,例如:(1)成为新的泄密渠道,对保密信息安全构成威胁;(2)成为新的噪声污染源,干扰了正常工作秩序;(3)成为新的不安全因素,给企业安全生产带来隐患;(4)成为新的犯罪手段,给社会稳定带来影响。故在有些场所我们要人为破坏或限制这种网络,避免移动网络带来的危害,在这种前提下信号屏蔽器应运而生。
屏蔽器工作的实质是:对终端通信赖以生存的无线网络实施了电磁干扰,使终端无法入网,进而也就无法接受移动网络传来的信息,但它对终端信号的产生没有影响。屏蔽器工作过程中以一定的速度从前向信道的低端频率向高端扫描。该扫描速度可以在终端接收报文信号中形成乱码干扰,终端不能检测出从基站发出的正常数据,使终端不能与基站建立联接,终端表现为搜索网络、无信号、无服务系统等现象,从而达到屏蔽的目的。
在TD-SCDMA/TD-LTE通信系统中,现用的终端信号屏蔽器是干扰特定频段的网络信号,没有分时隙干扰,用户无法接收信号同时也不能呼出,而且干扰信号的强度固定,干扰的范围不便控制。因此有必要设计一种只干扰下行时隙的屏蔽器,且干扰信号强度可控,干扰范围可控。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对上述技术问题,本发明目的在于提供一种TD-SCDMA/TD-LTE下行屏蔽器及设计方法,对TD-SCDMA/TD-LTE通信系统的下行时隙进行干扰,达到特定场合下屏蔽信号的需求,且干扰信号强度可控,干扰范围可控。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:
一种TD-SCDMA/TD-LTE下行屏蔽器,包括:
接收单元,接收基站发射的TD-SCDMA/TD-LTE信号;
同步信号转换单元,将TD-SCDMA/TD-LTE信号转换为数字信号;
同步信号分析单元,分析所述数字信号得到下行同步码SYNC-DL序列;
数字控制中心,用来完成同步信号分析单元、干扰信号生成单元和增益调节单元中需要数字处理的功能;
干扰信号生成单元,生成干扰TD-SCDMA/TD-LTE下行时隙的宽频调制干扰信号;
干扰信号增强单元,滤除宽频调制干扰信号的带外杂散信号,放大宽频调制干扰信号信号强度;
增益调节单元,通过调节增益来控制所述干扰信号的强度;
发射单元,在设定的下行时隙中发射所述干扰信号,使终端设备无法正常通信;
监控单元,从所述数字控制中心获得设备参数,并将此参数上报至远端后台监控中心;
其中,接收单元、同步信号转换单元和同步信号分析单元依次连接,同步信号分析单元、监控单元、干扰信号生成单元和增益调节单元分别与所述数字控制中心相连,干扰信号生成单元、干扰信号增强单元、增益调节单元和发射单元依次连接。
其中所述干扰信号生成单元包含锯齿波发生器、鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、数模转换器,锯齿波发生器、鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和数模转换器依次相连;鉴相器用来鉴别输入信号与输出信号之间的相位差,并输出误差电压;误差电压中的噪声和干扰成分被环路滤波器滤除,形成压控振荡器的控制电压。
其中所述干扰信号生成单元产生的干扰信号只干扰TD-SCDMA/TD-LTE网络的下行时隙。
其中所述增益调节单元从干扰信号增强单元中转换信息,完成自动电平控制和隔离度检测功能,调节干扰信号增益。
其中所述数字控制中心包含识别器、计数器、模数转换器、数模转换器;所述识别器包含移位寄存器、相加器和判决器,控制同步信号分析单元完成相关运算,判断同步信号分析单元是否确定下行时隙的位置,并记录下行时隙的位置,且根据用户设置确定屏蔽器发送干扰信号的下行时隙位置;所述数字控制中心通过模拟开关控制干扰信号生成单元的时序,实现干扰一个或多个下行时隙;所述数字控制中心根据增益调节单元中采集到的干扰信号的强度和相位信息调节干扰信号的强度,有效控制干扰范围。
一种TD-SCDMA/TD-LTE下行屏蔽器的设计方法,包含步骤:
S1、接收单元接收基站发射的TD-SCDMA/TD-LTE信号的步骤;
S2、同步信号获取单元将所述TD-SCDMA/TD-LTE信号转换为数字信号的步骤;
S3、同步信号分析单元分析所述数字信号得到下行同步码SYNC-
DL序列;
S4、数据控制中心根据下行同步码SYNC-DL序列确定用于发送干扰信号的下行时隙位置的步骤;
S5、干扰信号生成单元根据下行时隙位置生成干扰TD-SCDMA/TD-LTE下行时隙的宽频信号,数据控制中心通过模拟开关控制干扰信号生成单元实现干扰一个或多个下行时隙的步骤;
S6、干扰信号增强单元将所述宽频信号增强的步骤;
S7、增益调节单元通过调节增益来控制所述干扰信号的强度,数字控制中心有效控制干扰范围的步骤;
S8、发射单元依据步骤S5中设定的一个或多个下行时隙,发射干扰TD-SCDMA/TD-LTE下行时隙的宽频信号,使终端设备无法正常通信的步骤。
其中步骤S7后还包括监控单元从数字控制中心获得设备参数,并将此参数上报至远端后台监控单元的步骤。
其中同步信号获取单元包含低噪声放大器、匹配滤波器滤、包络检波器、高速运放器、模数转换器;步骤S2实现方式为:接收单元从基站耦合一部分输入的TD-SCDMA/TD-LTE信号,经低噪声放大器放大,然后进入匹配滤波器滤除带外杂散信号,然后进行包络检波器的检波,将TD-SCDMA/TD-LTE的功率信号转换为电压信号,该电压信号通过高速运放放大后经模数转换器转换为数字信号。
其中同步信号获取单元包含低噪声放大器、匹配滤波器滤、下变频电路、模数转换器、解调器;步骤S2实现方式为:接收单元耦合基站耦合一部分输入的TD-SCDMA/TD-LTE信号,经低噪声放大器放大,然后进入匹配滤波器滤除带外杂散信号,通过下变频电路将信号频率降低到中频段,通过模转换器处理将TD-SCDMA/TD-LTE信号转换为数字信号,再通过解调处理数字信号。
(三)有益效果
本发明通过提供一种TD-SCDMA/TD-LTE下行屏蔽器及设计方法,实现了在规定场合内终端设备无法通信,而且做到只干扰下行时隙,对上行时隙无影响,增益调节单元可以控制干扰信号的强度,这样可以有效控制干扰范围,不会对基站造成影响;监控单元实时监控干扰信号的情况,如发生异常会及时调整或关闭干扰源,避免对基站工作的影响。
附图说明
附图1为本发明所述的TD-SCDMA/TD-LTE下行屏蔽器的一种实施方式结构示意图;
附图2为本发明所述的TD-SCDMA/TD-LTE下行屏蔽器的一种设计方法流程图;
附图3为通过包络检波法来转换同步数字信号的结构示意图;
附图4为通过下变频电路实现信号转换来转换同步数字信号的结构示意图;
附图5为干扰信号生成单元的结构示意图;
附图6为一种TD-SCDMA/TD-LTE的时域帧结构示意图;
附图7为时隙配比为2:4情况下干扰信号生成器发射干扰信号的时序结构示意图;
附图8为时隙配比为3:3情况下干扰信号生成器发射干扰信号的时序结构示意图。
具体实施方式
下面对于本发明所提出的一种TD-SCDMA/TD-LTE下行屏蔽器及设计方法,结合附图和实施例详细说明。
如图1,本发明所提出的一种TD-SCDMA/TD-LTE下行屏蔽器的一种实施例包括:
接收天线,接收基站发射的TD-SCDMA/TD-LTE信号;
同步信号转换单元,将TD-SCDMA/TD-LTE信号转换为数字信号;
同步信号分析单元,分析所述数字信号得到下行同步码SYNC-DL序列;
数字控制中心,用来完成同步信号分析单元、干扰信号生成单元和增益调节单元中需要数字处理的功能;
干扰信号生成单元,生成干扰TD-SCDMA/TD-LTE下行时隙的宽频调制干扰信号;
干扰信号增强单元,滤除宽频调制干扰信号的带外杂散信号,放大宽频调制干扰信号信号强度;
增益调节单元,通过调节增益来控制所述干扰信号的强度;
发射天线,在设定的下行时隙中发射所述干扰信号,使终端设备无法正常通信;
监控单元,从所述数字控制中心获得设备参数,并将此参数上报至远端后台监控中心;
其中,接收天线、同步信号转换单元和同步信号分析单元依次连接,同步信号分析单元、监控单元、干扰信号生成单元和增益调节单元分别与所述数字控制中心相连,干扰信号生成单元、干扰信号增强单元、增益调节单元和发射天线依次连接。
如图5,干扰信号生成单元由锯齿波发生器、鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)、压控振荡器(VCO)、数模转换器组成,锯齿波发生器、鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和数模转换器依次相连。鉴相器用来鉴别输入信号Ui与输出信号Uo之间的相位差,并输出误差电压Ud。Ud中的噪声和干扰成分被低通性质的环路滤波器滤除,形成压控振荡器(VCO)的控制电压Uc。由锯齿波控制压控振荡器,使之产生工作频段内的扫频信号,每一个扫频周期,等于在TD-SCDMA/TD-LTE工作频段的下行时隙中添加一个宽脉冲,破坏了覆盖区内手机和基站的数据交换,手机得不到基站数据,无法进行通信。
其中数字控制中心是以MCU、DSP、FPGA、ARM等具有一定预算能力的数字电路为核心,其他储存及逻辑电路为辅助实现的功能单元。含有移位寄存器、相加器、判决器、计数器、模数转换器、数模转换器等。这些功能模块可以集成于同一FPGA或DSP芯片中,也可以是单独的FPGA或DSP芯片来完成寄存、相加、判决等功能。
数字控制中心主要完成以下功能:用来判断同步信号分析单元是否已经确定了下行时隙的位置,并记录同步时隙的位置,根据用户设置确定干扰器用于发送干扰信号的下行时隙位置;由移位寄存器、相加器和判决器组成一个识别器,控制同步分析单元完成相关运算;根据转换到的同步信号,通过模拟开关控制干扰信号发生器的时序,以实现只干扰特定的一个或多个下行时隙,对上行时隙无影响;根据增益调节单元中采集到的干扰信号的强度、相位等信息调节干扰信号的强度,有效控制干扰范围。
如图2,本发明所提出的一种TD-SCDMA/TD-LTE下行屏蔽器设计方法的一种实施例包括以下步骤:
S1、通过接收天线接收基站发射的TD-SCDMA/TD-LTE信号的步骤;
S2、通过同步信号转换单元将所述TD-SCDMA/TD-LTE信号转换为数字
信号的步骤;
其中,如图3为通过包络检波法来转换同步信号的方法:接收单天线从基站耦合一部分输入的TD-SCDMA/TD-LTE信号,经低噪声放大器放大,然后进入匹配滤波器滤除带外杂散信号,然后进行包络检波器的检波,将TD-SCDMA/TD-LTE的功率信号转换为电压信号,该电压信号通过高速运放放大后经模数转换器转换为数字信号。其中匹配滤波器滤除杂散的方法为使有用工作频带内信号几乎无衰减的通过,极大的衰减有用工作频带外的信号强度。
其中,图4为通过下变频电路实现信号转换从而转换同步信号的方法:接收天线从基站耦合一部分输入的TD-SCDMA/TD-LTE信号,经低噪声放大器放大,然后进入匹配滤波器滤除带外杂散信号,通过下变频电路将信号频率降低到中频段,通过模转换器处理将TD-SCDMA/TD-LTE信号转换为数字信号,再通过解调处理数字信号。
S3、同步信号分析单元分析所述数字信号得到下行同步码SYNC-
DL序列的步骤;
在TD-SCDMA/TD-LTE系统中,标识小区的码称为下行同步码(SYNC-DL)序列,在下行导频时隙(DWPTS)发射,基站将在小区的全方向发射。整个系统有32组基本SYNC-DL,每个SYNC-DL标识一个基站和对应一个码组(包含7个上行同步码、4个扰码和4个中间码)。进一步,同步转换单元得到的数字信号进入同步分析单元,同步分析单元由数字控制单元控制,由移位寄存器、相加器和判决器组成一个识别器,利用这个识别器将得到的数字信号用来把得到的数字信号与小区中固定的码组进行相关运算,如果运算得到的值大于给定的某个门限值时,则认为转换了同步,即得到基站发射的SYNC_DL序列。
S4、数据控制中心根据下行同步码SYNC-DL序列确定用于发送干扰信号的下行时隙位置的步骤;
如图6为TD-SCDMA/TD-LTE的时域帧结构图,其帧结构将10ms的无线帧分成两个5ms的子帧,每个子帧中有7个常规时隙(TS0~TS6)和3个特殊时隙。三个特殊时隙分别为下行导频时隙DwPTS、主保护时隙GP和上行导频时隙UpPTS。在7个常规时隙中TS0总是固定用作下行时隙来发送系统广播信息,是广播信道P-CCPCH独自占用的时隙,而TS1总是分配给上行链路。TS0的有数据长度为865码片长度,占675us; DwPTS的宽度为96码片,占75us;主保护时隙GP长度为96码片,占75us;上行导频时隙UpPTS长度为160码片,占125us。通过灵活配置上下行时隙的个数,使TD- SCDMA适用于上下行对称及非对称业务模式。上行时隙和下行时隙之间由转换点分开。在TD-SCDMA/TD-LTE系统中,每个5ms的子帧有两个转换点:第一个转换点是从下行链路转到上行链路,位置在DwPTS和UpPTS之间的GP;第二个转换点是从上行链路转到下行链路,位置在每个子帧中最后一个上行时隙和第二个下行时隙之间,TSO是第一个下行时隙。其中,第一个转换点相对于每个子帧的开始时间是固定的;第二个转换点随着分配给上下行的时隙数不同而变化。
根据这个特征,我们得到SYNC_DL的位置信息则可以确认DwPTS在时域上的具体位置,由此可以推算出TS0的时隙位置。另外同步信号分析单元通过下行导频信号的信息分析可以得到当前网络的时隙分配情况。
S5、干扰信号生成单元根据下行时隙位置生成干扰TD-SCDMA/TD-LTE下行时隙的宽频信号,数据控制中心通过模拟开关控制干扰信号生成单元实现干扰一个或多个下行时隙的步骤;
数字控制中心记录下同步信息的位置,控制干扰信号生成单元产生干扰信号,从同步信号分析可以得出现TD网络的时隙配置情况,如2:4;3:3等。数字控制中心已记录下同步信息的位置,通过模拟开关控制干扰信号只干扰TD-SCDMA/TD-LTE的下行时隙,如图7和图8所示,图中标示了在时隙配比为2:4和3:3情况下干扰信号发生器发射干扰信号的时序情况。可以看出干扰信号发生器只干扰TD网络的下行时隙,这是由数字控制中心通过模拟开关控制的干扰信号的时序来实现的。
S6、干扰信号增强单元将生成干扰TD-SCDMA/TD-LTE下行时隙的宽频信号增强的步骤;
干扰信号增强单元里面含有射频功放和滤波器,将干扰信号进行放大,它可以在保证系统噪声和线性的情况下对信号进行有效放大,另外滤波器滤除不需要的带外杂散。
S7、增益调节单元通过调节增益来控制所述干扰信号的强度,数字控制中心有效控制干扰范围的步骤;
干扰信号进入增益调节单元,它从干扰增强单元中转换信息,完成自动电平控制和隔离度检测功能,调节系统增益;数字控制中心根据增益调节单元中采集到的干扰信号的强度和相位信息调节干扰信号的强度,有效控制干扰范围。
S8、发射天线依据步骤S5中设定的一个或多个下行时隙,发射干扰TD-SCDMA/TD-LTE下行时隙的宽频信号,使终端设备无法正常通信的步骤;
干扰信号通过发射天线辐射出去,在TD-SCDMA/TD-LTE网络下行时隙发射,根据用户需求,干扰特定环境下的通信。
特别地,监控单元和数字控制中心相连,从数字控制中心获得设备参数,并将此参数上报至远端后台监控单元。根据判断条件,如果发生异常,监控单元会及时发出报警信号,红LED灯指示,同时关掉干扰信号避免对基站工作的影响。
本发明克服了现有干扰器不能分时隙干扰,在紧急情况下用户不能呼出的情况,只干扰TD-SCDMA/TD-LTE网络的下行时隙,对上行时隙无影响,还可以根据情况控制干扰范围。
以上实施方式仅用于说明本发明,而并非对本发明的限制,有关技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化和变型,因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴,本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (9)
1.一种TD-SCDMA/TD-LTE下行屏蔽器,其特征在于,包括:接收单元,接收基站发射的TD-SCDMA/TD-LTE信号;同步信号转换单元,将TD-SCDMA/TD-LTE信号转换为数字信号;同步信号分析单元,分析所述数字信号得到下行同步码SYNC-DL序列;数字控制中心,用来完成同步信号分析单元、干扰信号生成单元和增益调节单元中需要数字处理的功能;干扰信号生成单元,生成干扰TD-SCDMA/TD-LTE下行时隙的宽频调制干扰信号;干扰信号增强单元,滤除宽频调制干扰信号的带外杂散信号,放大宽频调制干扰信号信号强度;增益调节单元,通过调节增益来控制所述干扰信号的强度;发射单元,在设定的下行时隙中发射所述干扰信号,使终端设备无法正常通信;监控单元,从所述数字控制中心获得设备参数,并将此参数上报至远端后台监控中心;其中,接收单元、同步信号转换单元和同步信号分析单元依次连接,同步信号分析单元、监控单元、干扰信号生成单元和增益调节单元分别与所述数字控制中心相连,干扰信号生成单元、干扰信号增强单元、增益调节单元和发射单元依次连接。
2.如权利要求1中所述的一种TD-SCDMA/TD-LTE下行屏蔽器,其特征在于:所述干扰信号生成单元包含锯齿波发生器、鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、数模转换器,锯齿波发生器、鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和数模转换器依次相连;鉴相器用来鉴别输入信号与输出信号之间的相位差,并输出误差电压;误差电压中的噪声和干扰成分被环路滤波器滤除,形成压控振荡器的控制电压。
3.如权利要求2中所述的一种TD-SCDMA/TD-LTE下行屏蔽器,其特征在于:所述干扰信号生成单元产生的干扰信号只干扰TD-SCDMA/TD-LTE网络的下行时隙。
4.如权利要求1中所述的一种TD-SCDMA/TD-LTE下行屏蔽器,其特征在于:所述增益调节单元从干扰信号增强单元中转换信息,完成自动电平控制和隔离度检测功能,调节干扰信号增益。
5.如权利要求1中所述的一种TD-SCDMA/TD-LTE下行屏蔽器,其特征在于:所述数字控制中心包含识别器、计数器、模数转换器、数模转换器;所述识别器包含移位寄存器、相加器和判决器,控制同步信号分析单元完成相关运算,判断同步信号分析单元是否确定下行时隙的位置,并记录下行时隙的位置,且根据用户设置确定屏蔽器发送干扰信号的下行时隙位置;所述数字控制中心通过模拟开关控制干扰信号生成单元的时序,实现干扰一个或多个下行时隙;所述数字控制中心根据增益调节单元中采集到的干扰信号的强度和相位信息调节干扰信号的强度,有效控制干扰范围。
6.如权利要求1-5中所述的任何一项TD-SCDMA/TD-LTE下行屏蔽器的设计方法,其特征在于,包含: S1、接收单元接收基站发射的TD-SCDMA/TD-LTE信号的步骤;S2、同步信号转换单元将所述TD-SCDMA/TD-LTE信号转换为数字信号的步骤;S3、同步信号分析单元分析所述数字信号得到下行同步码SYNC-DL序列;S4、数据控制中心根据下行同步码SYNC-DL序列确定用于发送干扰信号的下行时隙位置的步骤;S5、干扰信号生成单元根据下行时隙位置生成干扰TD-SCDMA/TD-LTE下行时隙的宽频信号,数据控制中心通过模拟开关控制干扰信号生成单元实现干扰一个或多个下行时隙的步骤;S6、干扰信号增强单元将所述宽频信号增强的步骤;S7、增益调节单元通过调节增益来控制所述干扰信号的强度,数字控制中心有效控制干扰范围的步骤;S8、发射单元依据步骤S5中设定的一个或多个下行时隙,发射干扰TD-SCDMA/TD-LTE下行时隙的宽频信号,使终端设备无法正常通信的步骤。
7.如权利要求6中所述的一种TD-SCDMA/TD-LTE下行屏蔽器的设计方法,其特征在于:步骤S7后还包括监控单元从数字控制中心获得设备参数,并将此参数上报至远端后台监控单元的步骤。
8.如权利要求6中所述的一种TD-SCDMA/TD-LTE下行屏蔽器的设计方法,其特征在于,同步信号获取单元包含低噪声放大器、匹配滤波器滤、包络检波器、高速运放器、模数转换器;步骤S2实现方式为:接收单元从基站耦合一部分输入的TD-SCDMA/TD-LTE信号,经低噪声放大器放大,然后进入匹配滤波器滤除带外杂散信号,然后进行包络检波器的检波,将TD-SCDMA/TD-LTE的功率信号转换为电压信号,该电压信号通过高速运放放大后经模数转换器转换为数字信号。
9.如权利要求6中所述的一种TD-SCDMA/TD-LTE下行屏蔽器的设计方法,其特征在于,同步信号获取单元包含低噪声放大器、匹配滤波器滤、下变频电路、模数转换器、解调器;步骤S2实现方式为:接收单元从基站耦合一部分输入的TD-SCDMA/TD-LTE信号,经低噪声放大器放大,然后进入匹配滤波器滤除带外杂散信号,通过下变频电路将信号频率降低到中频段,通过模转换器处理将TD-SCDMA/TD-LTE信号转换为数字信号,再通过解调处理数字信号。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |