CN103701555B - 一种降低手机信号侦测屏蔽系统误报率的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开的是一种降低手机信号侦测屏蔽系统误报率的方法及系统，系统包括手机信号侦测模块、手机信号屏蔽模块以及控制单元，该手机信号侦测模块和手机信号屏蔽模块分别与所述控制单元连接；该系统降低误报率的方法包括以下步骤：对控制器进行初始化设置；启动手机信号侦测模块，连续扫描各通道所侦测到的信号强度，并将侦测到的信号反馈到控制器中，控制器通过波形特征分析，区分侦测到的强信号来源，并将处理信号反馈到手机信号屏蔽模块；手机信号屏蔽模块根据控制器的处理信号实现相应功能。本发明所设计的手机信号侦测屏蔽系统功能更加稳定、可靠，降低了手机信号侦测屏蔽系统误报率。

Description

一种降低手机信号侦测屏蔽系统误报率的系统

技术领域

本发明涉及一种手机信号侦测屏蔽技术，更具体地说是一种降低手机信号侦测屏蔽系统误报率的方法及系统。

背景技术

虽然移动通信技术的迅猛发展为生产、生活带来了极大的便利，但仍有类似于监狱、看守所、部队、科研机构等单位对信息安全极为敏感。因此手机信号设备、屏蔽系统也得到较大发展，当前手机信号屏蔽设备以由结构简单的手机信号屏蔽器发展为手机信号侦测屏蔽器。手机信号侦测屏蔽器是通过常态下检测手机发射的上行无线电波信号强度，当手机信号侦测屏蔽器检测到手机信号后则启动屏蔽器对手机信号进行干扰屏蔽。手机信号侦测屏蔽器优点在于降低了设备功耗，避免了屏蔽器长期开启对人体的辐射伤害。

手机信号侦测屏蔽系统设备有手机信号侦测模块和手机信号屏蔽模块共同组成。手机信号侦测模块通过天线接收周围无线电波，经过带通滤波器抑制手机上行频段以外信号强度，而后将手机上行信号进行放大后送至检波器。当检波器输出的信号强度超过设定的侦测灵敏度门限值后，设备则关闭手机信号侦测模块，同时开启手机信号屏蔽模块，此时手机信号屏蔽模块发射与基站下行信号同频的干扰信号手机进行屏蔽。待手机信号屏蔽模块开启时长超过系统设定的屏蔽时长门限后，设备关闭手机信号屏蔽模块，同时开启手机信号侦测模块，设备进新一轮手机信号侦测屏蔽流程。

在上述只有单台设备参与侦测屏蔽的情况下，手机信号侦测和屏蔽模块交替开启，此时设备对手机信号的侦测和屏蔽功能正常，不存在异常情况。然而，当系统中存在多台侦测屏蔽设备时，情况就变得复杂了。因为手机信号侦测模块依赖于进入检波器信号的强度来判定屏蔽模块是否开启。而侦测模块信号来源于滤波器的输入，滤波器的作用是对手机信号上行频带以外信号进行抑制，并不能使带外完全截止，并且手机信号屏蔽模块所发射的无线信号强度远高于手机上行信号强度，因此一旦系统中存在多台设备，系统中一台设备的信号侦测模块将收到其它设备屏蔽模块的干扰，产生误报、引起屏蔽模块启动。系统无法区分一个强度超过侦测灵敏度门限的信号是来源于手机还是周边屏蔽模块，造成系统屏蔽模块频繁启动、关联启动、甚至无法回到到侦测模式，严重时将导致系统瘫痪。

如图1所示，系统中存在A、B、C三台手机信号侦测屏蔽设备，设备设计侦测半径15米，此时A设备侦测范围内有CDMA手机在使用，手机发射功率为-15dBm，CDMA手机信号侦测模块滤波器带外抑制30dB；CDMA手机信号屏蔽模块输出功率为35dBm。那么，根据ITU-RP.1238室内无线信号传播模型计算可知，CDMA上行信号路径损耗约为69.2dB,因此A、B、C三台设备CDMA手机信号侦测灵敏度门限值设置均设置为-84.2dBm。

假设手机在A设备侦测范围内任意位置发起呼叫，则A设备CDMA手机信号屏蔽模块启动。A设备CDMA屏蔽模块发射强度为35dBm的信号，经过30米约79.6dB衰减后，到达B设备CDMA手机信号侦测模块天线的强度则为35dBm-79.6dB=-44.6dBm,经过滤波器滤波后强度为-74.6dBm，该强度远高于B设备CDMA手机信号侦测灵敏度门限,此时B设备开启CDMA手机信号屏蔽模块。同理，C设备在接收到B设备发出的屏蔽信号后亦将开启屏蔽模块。当A设备屏蔽时长门限超时后，B、C设备仍处于屏蔽开启状态，则A设备将接收到干扰重新进入屏蔽模式。至此，系统产生多米诺效应，进入死循环状态，陷入瘫痪、完全失控。

其中：ITU-R P.1238室内无线信号传播模型：L total ＝ 20 log10f + N log10d + Lf (n)－28 （dB）

N： 距离功率损耗系数，此处取典型值33dB。

f：频率（MHZ），C上行去830MHz，下行取875MHz。

d：基站和便携终端之间的距离（其中d＞1 m）

Lf：楼层穿透损耗因子（dB）。

n：基站和便携终端之间的楼板数，此时假设无阻挡。

对于GSM、DCS、WCDMA等频分双工通信系统在系统中存在的问题类似，工程中可以通过调整侦测灵敏度、屏蔽强度等方便减少上述干扰发生。但对于TD-SCDMA、TD-LTE这类时分双工通信系统，手机上行信号与基站下行信号处于同一频率，在实际使用中手机信号侦测屏蔽设备间干扰问题更为严重。

现有的手机信号侦测屏蔽系统，无法很好的解决多台手机信号侦测屏蔽设备组网时，设备与设备之间的干扰问题。导致侦测屏蔽系统自身受到干扰，屏蔽模块频繁启动，导致维护人员无法准确判断系统告警来源，给管理工作带来极大困难；同时，频繁启动屏蔽模块所带来了大量的电能消耗和电磁辐射，违背了手机信号侦测屏蔽系统节能、环保的建设初衷。

发明内容

本发明公开的是一种降低手机信号侦测屏蔽系统误报率的方法及系统，其主要目的在于克服现有技术中存在的上述不足和缺点，降低手机信号侦测屏蔽系统的误报率。

本发明采用的技术方案如下：

一种手机信号侦测屏蔽系统，它包括手机信号侦测模块、手机信号屏蔽模块以及控制单元，其中：

该手机信号侦测模块包括：接收天线、用于抑制手机上行频段带外信号强度的滤波器、功率放大器、检波器以及用于将高频交变信号转换为直流电压信号的模数转换器；

该手机信号屏蔽模块包括：屏蔽信号发射天线、功率放大器、用于产生与基站下行频率相同的高频信号的压控振荡器以及用于产生一定频率三角波的三角波发生器；

该手机信号侦测模块和手机信号屏蔽模块分别与所述控制单元连接；

所述手机信号侦测模块设有若干个手机信号侦测通道。

更进一步，所述手机信号侦测通道包括：CDMA、GSM、DCS、WCDMA、TDSCDMA-A以及TDSCDMA-F侦测通道。

一种降低包含上述手机信号侦测屏蔽系统误报率的方法，它包括以下步骤：

(1)对控制器进行初始化设置，设置包括了控制器自身地址码、通信速率、手机信号侦测灵敏度门限、手机信号屏蔽时长门限、屏蔽时长以及屏蔽强度；

(2) 启动手机信号侦测模块，连续扫描各通道所侦测到的信号强度，并将侦测到的信号反馈到控制器中，控制器通过波形特征分析，区分侦测到的强信号来源，并将处理信号反馈到手机信号屏蔽模块；

(3) 机信号屏蔽模块根据控制器的处理信号实现相应功能：当控制器判断信号来源于手机时，启动手机信号屏蔽模块；当控制器判断信号不是来源于手机时，退回该通道的手机信号侦测模。

更进一步，所述步骤（2）的波形特征分析包括：GSM与DCS波形特征分析判断、CDMA与WCDMA波形特征分析判断、TDSCDMA-A与TDSCDMA-F波形特征分析判断，其中：

GSM与DCS波形特征分析判断：以0.25ms为采样间隔，总计18个采样点的采集方式，对模数转换器输出的直流信号进行采集和波形特征分析：

（1）当18个采样点中超过告警门限采样点个数为0时，则判断不启动屏蔽模块；

（2）当18个采样点中超过告警门限采样点个数大于10个时，则判断当前信号为周边屏蔽设备发射的屏蔽信号，判断不启动屏蔽模块；

（3）当超过门限采样点个数小于10时，并且超过门限值的采样点最大或最小差值的绝对值小于150mv时，判定为手机信号，则判断设备启动屏蔽模块；若超过门限值采样点最大或最小差值的绝大值大于150mv时，则判断不启动屏蔽模块；

TDSCDMA-A、TDSCDMA-F波形特征分析判断：以0.3ms为采样间隔，总计17个采样点的采集方式，对模数转换器输出的直流信号进行采集和波形特征分析：

（1）当17个采样点中超过告警门限采样点个数为0时，则判断不启动屏蔽模块；

（2）当17个采样点中超过告警门限采样点个数大于10个时，则判断当前信号为周边屏蔽设备发射的屏蔽信号，判断不启动屏蔽模块；

（3）当超过门限采样点个数小于10时，并且超过门限值的采样点最大或最小差值的绝对值小于100mv时，判定为手机信号，此时判断启动屏蔽模块；若超过门限值的采样点最大或最小差的绝对值大于100mv时，判定为屏蔽器信号，判断不启动屏蔽模块；

CDMA与WCDMA波形特征分析判断： 关联GSM、TDSCDMA-F通道对模数转换器输出的直流信号进行采集和波形特征分析：

（1）当CDMA通道侦测到强信号，且GSM通道同时判断为非屏蔽模块信号时，则判断启动手机信号屏蔽模块；

（2）当CDMA通道侦测到强信号，但GSM通道判断为屏蔽模块信号时，则不启动手机信号屏蔽模块；

（3）当WCDMA通道侦测到强信号，且TDSCDMA-F通道同时判断为非屏蔽模块信号时，则启动手机信号屏蔽模块；

（4）当WCDMA通道侦测到强信号，但TDSCDMA-F通道判断为屏蔽模块信号时，则不启动手机信号屏蔽模块。

通过上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明的优点在于：本系统的侦测、屏蔽功能流程均有独立完成，无需借助上位机软件平台进行判定；系统不依赖于通信总线，系统在通信链路异常情况下，仍可独立完成手机信号的侦测、屏蔽功能；本系统所设计的手机信号侦测屏蔽系统功能更加稳定、可靠。设备侦测到强度超过门限的手机信号时，则立即启动屏蔽模块，这个过程仅需几ms，可在手机进入功率控制模式前及时中断非法通话，安全性更高。

附图说明

图1是背景技术的系统结构示意图。

图2是本发明的结构示意框图。

具体实施方式

下面参照附图来进一步地说明本发明具体实施方式。

一种手机信号侦测屏蔽系统，它包括手机信号侦测模块、手机信号屏蔽模块以及控制单元；其中

该手机信号侦测模块包括：接收天线、用于抑制手机上行频段带外信号强度的滤波器、功率放大器、检波器以及用于将高频交变信号转换为直流电压信号的模数转换器；

该手机信号屏蔽模块包括：屏蔽信号发射天线、功率放大器、用于产生与基站下行频率相同的高频信号的压控振荡器以及用于产生一定频率三角波的三角波发生器；

该手机信号侦测模块和手机信号屏蔽模块分别与所述控制单元连接；

所述手机信号侦测模块设有若干个手机信号侦测通道。

如图2所示，一种降低包含上述手机信号侦测屏蔽系统误报率的方法，它包括以下步骤：

(1)对控制器进行初始化设置，设置包括了控制器自身地址码、通信速率、手机信号侦测灵敏度门限、手机信号屏蔽时长门限、屏蔽时长以及屏蔽强度；

(2)启动手机信号侦测模块，连续扫描各通道所侦测到的信号强度，并将侦测到的信号强度超过门限的信号反馈到控制器中，控制器通过波形特征分析，区分侦测到的强信号来源，并将处理信号反馈到手机信号屏蔽模块；

(3)手机信号屏蔽模块根据控制器的处理信号实现相应功能：当控制器判断信号来源于手机时，启动手机信号屏蔽模块；当控制器判断信号不是来源于手机时，退回该通道的手机信号侦测模。

如图2所示，设备上电后进行初始化，包括初始化自身地址码、通信速率、手机信号侦测灵敏度门限、手机信号屏蔽时长门限、屏蔽时长、屏蔽强度等信息。初始化完成后设备进入手机信号侦测模式，在该模式下设备连续扫描各通道所侦测到的信号强度，当任意通道侦测信号强度超过侦测灵敏度门限时，设备进入相应的信号波形特征分析模式。微型控制器执行波形特征分析判断程序，区分侦测到的强信号来源，当控制器判断信号来源于手机时，设备启动手机信号屏蔽模块，否则退回手机信号侦测模式。

波形特征分析包括：GSM与DCS波形特征分析判断、CDMA与WCDMA波形特征分析判断、TDSCDMA-A与TDSCDMA-F波形特征分析判断，其中：

GSM与DCS波形特征分析判断：以0.25ms为采样间隔，总计18个采样点的采集方式，对模数转换器输出的直流信号进行采集和波形特征分析：

（1）当18个采样点中超过告警门限采样点个数为0时，则判断不启动屏蔽模块；

（2）当18个采样点中超过告警门限采样点个数大于10个时，则判断当前信号为周边屏蔽设备发射的屏蔽信号，判断不启动屏蔽模块；

（3）当超过门限采样点个数小于10时，并且超过门限值的采样点最大或最小差值的绝对值小于150mv时，判定为手机信号，则判断设备启动屏蔽模块；若超过门限值采样点最大或最小差值的绝大值大于150mv时，则判断不启动屏蔽模块。

TDSCDMA-A、TDSCDMA-F波形特征分析判断：以0.3ms为采样间隔，总计17个采样点的采集方式，对模数转换器输出的直流信号进行采集和波形特征分析：

（1）当17个采样点中超过告警门限采样点个数为0时，则判断不启动屏蔽模块；

（2）当17个采样点中超过告警门限采样点个数大于10个时，则判断当前信号为周边屏蔽设备发射的屏蔽信号，判断不启动屏蔽模块；

（3）当超过门限采样点个数小于10时，并且超过门限值的采样点最大或最小差值的绝对值小于100mv时，判定为手机信号，此时判断启动屏蔽模块；若超过门限值的采样点最大或最小差的绝对值大于100mv时，判定为屏蔽器信号，判断不启动屏蔽模块。

CDMA与WCDMA波形特征分析判断： 关联GSM、TDSCDMA-F通道对模数转换器输出的直流信号进行采集和波形特征分析：

（1）当CDMA通道侦测到强信号，且GSM通道同时判断为非屏蔽模块信号时，则判断启动手机信号屏蔽模块；

（2）当CDMA通道侦测到强信号，但GSM通道判断为屏蔽模块信号时，则不启动手机信号屏蔽模块；

（3）当WCDMA通道侦测到强信号，且TDSCDMA-F通道同时判断为非屏蔽模块信号时，则启动手机信号屏蔽模块；

（4）当WCDMA通道侦测到强信号，但TDSCDMA-F通道判断为屏蔽模块信号时，则不启动手机信号屏蔽模块。

波形特征分析原理：

手机信号侦测模块采用的检波器能将滤波器输入的RF信号精确的转换为与输入信号强度成对应关系的直流信号。检波器输出直流信号强度与输入的RF信号强度成比例关系，而与输入信号的频率无关。

手机在通信过程中发射的信号在时间表现为不连续发射，手机在一次发射周期（一个TDMA时隙）中表现出的信号强度几乎一致，如GSM、DCS、TDSCDMA-A、TD-SCDMA-F制式手机。而手机信号屏蔽模块所发射的信号在时间上表现为连续发射，手机信号屏蔽模块信号发射频率覆盖所有制式的手机频段，相同强度、不同频率、不同传播损耗的信号经过检波器后表现为时间连续、强度变化幅度固定、周期明显。根据上述波形特征，检波器输出的直流信号在经过模数转换后送入微型控制单元分析信号波形，仅当判定为当前强信号为手机信号时，系统才会启动屏蔽模块。从而大大降低了由手机信号屏蔽模块启动带来的系统内部干扰。

手机信号侦测屏蔽系统共设计有CDMA、GSM、DCS、WCDMA、TDSCDMA-A、TDSCDMA-F六个手机信号侦测通道。由于各通信制式之间的双工方式、多址方式、调制方式、信道结构均不相同，因此对各通道采取不同的信号波形特征分析方法。其中GSM、DCS制式通信原理相同，故采取相同的波形特征分析方法。TDSCDMA-A、TS-SCDMA-F制式通信原理相同，故采用的波形特征分析方法。CDMA、WCDMA均为码分多址方式，不同用户手机在时间上表现为连续发射，且手机一旦接通后经检波器后表现出的波形特征与手机信号屏蔽器发出的波形并无明显区别，故当CDMA、WCDMA任一通道侦测信号强度超过门限值时，手机信号侦测模块通过关联分析GSM、DCS、TDSCDMA-A、TDSCDMA-F通道当前波形状态，提高CDMA、WCDMA信号侦测的准确性。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不仅局限于此，凡是利用此构思对本发明进行非实质性地改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (3)

1.一种手机信号侦测屏蔽系统，其特征在于：它包括手机信号侦测模块、手机信号屏蔽模块以及控制单元；其中

该手机信号侦测模块包括：接收天线、用于抑制手机上行频段带外信号强度的滤波器、功率放大器、检波器以及用于将高频交变信号转换为直流电压信号的模数转换器；

该手机信号屏蔽模块包括：屏蔽信号发射天线、功率放大器、用于产生与基站下行频率相同的高频信号的压控振荡器以及用于产生一定频率三角波的三角波发生器；

该手机信号侦测模块和手机信号屏蔽模块分别与所述控制单元连接；

所述手机信号侦测模块设有若干个手机信号侦测通道；

所述手机信号侦测屏蔽系统通过以下步骤降低误报率，它包括以下步骤：

（1）对控制器进行初始化设置，设置包括了控制器自身地址码、通信速率、手机信号侦测灵敏度门限、手机信号屏蔽时长门限、屏蔽时长以及屏蔽强度；

（2）启动手机信号侦测模块，连续扫描各通道所侦测到的信号强度，并将侦测到的信号反馈到控制器中，控制器通过波形特征分析，区分侦测到的强信号来源，并将处理信号反馈到手机信号屏蔽模块；

（3）手机信号屏蔽模块根据控制器的处理信号实现相应功能：当控制器判断信号来源于手机时，启动手机信号屏蔽模块；当控制器判断信号不是来源于手机时，退回该通道的手机信号侦测模块。

2.根据权利要求1所述的一种手机信号侦测屏蔽系统，其特征在于：所述手机信号侦测通道包括：CDMA、GSM、DCS、WCDMA、TDSCDMA-A以及TDSCDMA-F侦测通道。

3.根据要求1所述的一种手机信号侦测屏蔽系统，其特征在于：所述步骤（2）的波形特征分析包括：GSM与DCS波形特征分析判断、CDMA与WCDMA波形特征分析判断、TDSCDMA-A与TDSCDMA-F波形特征分析判断，其中：

GSM与DCS波形特征分析判断：以0.25ms为采样间隔，总计18个采样点的采集方式，对模数转换器输出的直流信号进行采集和波形特征分析：

（1）当18个采样点中超过告警门限采样点个数为0时，则判断不启动屏蔽模块；

（2）当18个采样点中超过告警门限采样点个数大于10个时，则判断当前信号为周边屏蔽设备发射的屏蔽信号，判断不启动屏蔽模块；

(3)当超过门限采样点个数小于10时，并且超过门限值的采样点最大或最小差值的绝对值小于150mv时，判定为手机信号，则判断设备启动屏蔽模块；若超过门限值采样点最大或最小差值的绝大值大于150mv时，则判断不启动屏蔽模块；

TDSCDMA-A、TDSCDMA-F波形特征分析判断:以0.3ms为采样间隔，总计17个采样点的采集方式，对模数转换器输出的直流信号进行采集和波形特征分析：

(1)当17个采样点中超过告警门限采样点个数为0时，则判断不启动屏蔽模块；

(2)当17个采样点中超过告警门限采样点个数大于10个时，则判断当前信号为周边屏蔽设备发射的屏蔽信号，判断不启动屏蔽模块；

(3)当超过门限采样点个数小于10时，并且超过门限值的采样点最大或最小差值的绝对值小于100mv时，判定为手机信号，此时判断启动屏蔽模块；若超过门限值的采样点最大或最小差的绝对值大于100mv时，判定为屏蔽器信号，判断不启动屏蔽模块；

CDMA与WCDMA波形特征分析判断: 关联GSM、TDSCDMA-F通道对模数转换器输出的直流信号进行采集和波形特征分析：

（1）当CDMA通道侦测到强信号，且GSM通道同时判断为非屏蔽模块信号时，则判断启动手机信号屏蔽模块；

（2）当CDMA通道侦测到强信号，但GSM通道判断为屏蔽模块信号时，则不启动手机信号屏蔽模块；

（3）当WCDMA通道侦测到强信号，且TDSCDMA-F通道同时判断为非屏蔽模块信号时，则启动手机信号屏蔽模块；

（4）当WCDMA通道侦测到强信号，但TDSCDMA-F通道判断为屏蔽模块信号时，则不启动手机信号屏蔽模块。