CN109362098B - 一种识别4g移动通信干扰信号的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种识别4G移动通信干扰信号的方法及装置，其中方法包括以下步骤：利用功率检测电路随机采样上行的通信信号，并提取对应通信信号的功率值进行存储；存储的每个通信信号的功率值均记录为一组，当记录次数达到预设的记录总组数后停止随机采样；并将所有的通信信号的功率值离散性分析，并对离散性分析的功率值处理后的数值与设定的阈值进行比较，低于阈值则判定为干扰信号。本发明提出的方法不增加设备硬件开销，对特定的干扰信号识别度较高，能自动检测并减少大部分室内覆盖系统对基站的干扰，比较经济有效的解决干扰问题。

Description

一种识别4G移动通信干扰信号的方法及装置
技术领域
本发明属于数据处理领域，具体涉及一种识别4G移动通信干扰信号的方法及装置。
背景技术
为解决移动通讯室内信号覆盖不足问题，布置信号放大传输设备是一种行之有效的方法。覆盖设备工作机制是对特定移动通讯频段信号进行放大传输。移动终端发射的信号通过覆盖天线进入覆盖设备，设备将信号放大后经过馈缆传输，然后耦合进入基站。从移动终端发出送给基站的信号称为上行信号。
覆盖设备具有频率选择性，即工作频带外的信号被抑制，不会被放大送入基站，但是工作频带内的信号则会被放大并被送入基站。覆盖设备与基站之间没有直接的协调控制或者通讯机制。当覆盖设备上行接收到工作频段内的干扰信号，经过设备放大以后进入基站，对基站造成上行干扰，影响整个网络的运行。
目前的室内信号覆盖设备通常仅有ALC电平控制，电平的高低并不能反映出有没有干扰信号，大多数设备都没有针对上行干扰的识别及控制。
4G移动通信上行信号一般是根据3GPP LTE标准，采用了特定的调制方式，实际工程中，这种调制方式占用较宽的带宽，识别干扰的一种思路是分析信号的频谱，但在室内覆盖系统中，为了节省硬件成本，有时候没有采用FPGA这样的高速实时器件，通常不具备分析频谱的能力，故不能很好进行推广使用。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明公开了一种识别4G移动通信干扰信号的方法及装置，本发明提出的方法不增加设备硬件开销，对特定的干扰信号识别度较高，能自动检测并减少大部分室内覆盖系统对基站的干扰，比较经济有效的解决干扰问题。
一种识别4G移动通信干扰信号的方法，包括以下步骤：
利用功率检测电路随机采样上行的通信信号，并提取对应通信信号的功率值进行存储；
存储的每个通信信号的功率值均记录为一组，当记录次数达到预设的记录总组数后停止随机采样；
并将所有的通信信号的功率值离散性分析，并对离散性分析的功率值处理后的数值与设定的阈值进行比较，低于阈值则判定为干扰信号。
在本发明的一个优选实施例中，所述预设的记录总组数为对应所述功率采样点数，所述采样点数为为512-1024个采样点。
在本发明的一个优选实施例中，所述随机取样按照时间顺序进行，相邻采样点之间的时间间隔不少于100ms，这是由于移动通信信号通常以10ms为一个基本帧，上述时间间隔使得采样数据能覆盖到整个帧。
在本发明的一个优选实施例中，所述设定的阈值（门限）为5-20。优选阈值（门限）为10，这是由于正常的调制通信信号离散值为20以上，而窄带干扰信号离散值为小于5，因此使用阈值10是比较合理的。
在本发明的一个优选实施例中，功率值的离散性分析包括以下步骤：
首先对若干组功率值取平均值，然后将每个功率值与平均值求差值的平方，将若干组的平方值全部求和，然后除以数组长度减一，得到最后的数据：方差S的平方值，所述数组长度对应采样点的数量。
在本发明一个优选实施例中，所述功率检测电路包括射频信号检测芯片，并将采集的通信信号转换为电压信号，所述电压信号依次通过与所述射频信号检测芯片连接的运算放大器，所述运算放大器通过数模转换器送至CPU。
一种识别4G移动通信干扰信号的装置，包括：
通信信号采集模块，所述通信信号采集模块提取对应通信信号的功率值进行存储；
离散性分析模块，将上述存储的功率值与设定的阈值进行比较，低于阈值则判定为干扰信号。
在本发明的一个优选实施例中，所述通信信号采集模块和离散性分析模块均放置于室内覆盖区域内，并通过第一双工器连接覆盖天线，通过第二双工器连接施主天线，所述施主天线连接基站。
通过以上技术方案，本发明的技术效果在于：
本发明本实时随机采样上行的通信信号，自动分析数据离散性，根据离散性来判决是否发生上行干扰（该方法对通信信号进行分析，能区分出通信信号的类型是单载波信号还是宽带调制信号，方便上层程序根据信号类型做出相应的工作模式转换），并瞬间采取保护措施，确保不干扰到基站。此方法不增加成本，系统开销小，实时性高，准确性高，预防室内覆盖设备对基站的干扰，增强了系统稳定性。
附图说明
图1为本发明的功率检测电路的电路原理框图。
图2为本发明的实施例2的工作原理图。
图3为本发明的装置连接图。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内置”、“外置”、“垂直”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
大多数情况下（通常情况指的是各种生产生活电器设备，如对讲机，遥控器，发电机等等，甚至市场上出现的的无线信号干扰设备。）干扰信号是非调制信号，近似于点频或窄带信号，这种信号与移动通信信号的区别除了频谱可以分析出来，从信号离散性方面也能较好的判断。而采用离散性分析方式则不需要使用FPGA这样高速信号处理器件。本设计的思路是通过分析信号的离散性来鉴别非移动通信调制信号，从而方便的识别干扰。
室内覆盖系统上行输出端口通常具有功率检测电路，本设计采用瞬时功率检波方式，随机采样信号功率，然后使用离散性数学分析，将分析结果与一个设定的阈值进行比较，低于阈值则认为是非宽带调制信号，判定为干扰，同时关闭上行输出，杜绝了对基站的影响。
实施例1：
一种识别4G移动通信干扰信号的方法，包括以下步骤：利用功率检测电路随机采样上行的通信信号，并提取对应通信信号的功率值进行存储；
存储的每个通信信号的功率值均记录为一组，当记录次数达到预设的记录总组数后停止随机采样；预设的记录总组数为对应所述功率采样点数，所述采样点数为为512-1024个采样点。
并将所有的通信信号的功率值离散性分析，并对离散性分析的功率值处理后的数值与设定的阈值进行比较，低于阈值则判定为干扰信号。
进一步地，上述随机取样按照时间顺序进行，其中采样指的是检测读取通信信号（射频信号）的功率。相邻采样点之间的时间间隔不少于100ms，这是由于移动通信信号通常以10ms为一个基本帧，上述时间间隔使得采样数据能覆盖到整个帧。
另外本发明中的设定的阈值（门限）为5-20。优选阈值（门限）为10，这是由于正常的调制通信信号离散值为20以上，而窄带干扰信号离散值为小于5，因此使用阈值10是比较合理的。
其中功率值的离散性分析包括以下步骤：首先对若干组功率值取平均值，然后将每个功率值与平均值求差值的平方，将若干组的平方值全部求和，然后除以数组长度减一，得到最后的数据：方差S的平方值，所述数组长度对应采样点的数量。
如图1所示，功率检测电路包括射频信号检测芯片，并将采集的通信信号转换为电压信号，所述电压信号依次通过与所述射频信号检测芯片连接的运算放大器，所述运算放大器通过数模转换器送至CPU。
实施例2：
如图2所示，本实施例2给出了实施例1中在产品化中的具体实现过程，一种识别4G移动通信干扰信号的方法，包括以下步骤：
步骤一、嵌入式控制软件中，初始化一个缓冲区，能存放1024个采样点的功率值，
步骤二、记录一个采样功率值，并将计数值累加；
步骤三、判断计数值是否达到缓冲区上限，如果没有达到缓冲区上限，就回到步骤二，继续采样，如果达到了上限，就停止采样，下面进入计算程序；
步骤四、根据方差公式就行数据离散性计算，首先对数据取平均值，然后逐点与平均值求差值的平方，将数组的平方值全部求和，然后除以数组长度减一，得到方差S的平方值，由于系统采用的是定点运算低成本CPU，为了节省CPU资源，略去开方运算，以方差S的二次方值作为判决依据；
步骤五、将S的二次方值与门限作比较，判断信号是否是LTE信号。根据实测统计，判决门限取10是比较合适的，能在95%的概率情况下分辨出干扰信号。如果大于门限则认为是正常信号，进入步骤六；如果小于门限则判定为是干扰信号，进入步骤七；
步骤六、打开上行输出通道，回到步骤一；
步骤七、关闭上行输出通道，回到步骤一。
实施例3：
如图3所示，本实施例给出了实现实施例1、实施例2的具体结构，一种识别4G移动通信干扰信号的装置，包括：通信信号采集模块，所述通信信号采集模块提取对应通信信号的功率值进行存储；离散性分析模块，将上述存储的功率值与设定的阈值进行比较，低于阈值则判定为干扰信号。
其中通信信号采集模块和离散性分析模块均放置于室内覆盖区域内，并通过第一双工器连接覆盖天线，通过第二双工器连接施主天线，所述施主天线连接基站。
综上所述，本发明不需要高速数据采样，只需随机采样信号功率，采用分析数据离散性的方法判断信号是否是宽带调制信号，从而识别出干扰；
在具体实施过程中进行上行干扰检测，并在生发干扰时，采取关闭上行输出的方式来保护基站。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种识别4G移动通信干扰信号的方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用功率检测电路随机采样上行的通信信号，并提取对应通信信号的功率值进行存储；
存储的每个通信信号的功率值均记录为一组，当记录次数达到预设的记录总组数后停止随机采样；
并将所有的通信信号的功率值离散性分析，并对离散性分析的功率值处理后的数值与设定的阈值进行比较，低于阈值则判定为干扰信号;
所述功率值的离散性分析包括以下步骤：
首先对若干组功率值取平均值，然后将每个功率值与平均值求差值的平方，将若干组的平方值全部求和，然后除以数组长度减一，得到最后的数据：方差S的平方值，所述数组长度对应采样点的数量。
2.根据权利要求1所述的一种识别4G移动通信干扰信号的方法，其特征在于，所述预设的记录总组数为对应功率采样点数，所述采样点数为512-1024个采样点。
3.根据权利要求1所述的一种识别4G移动通信干扰信号的方法，其特征在于，所述随机采样按照时间顺序进行，相邻采样点之间的时间间隔不少于100ms。
4.根据权利要求1所述的一种识别4G移动通信干扰信号的方法，其特征在于，所述设定的阈值为5-20。
5.根据权利要求4所述的一种识别4G移动通信干扰信号的方法，其特征在于，所述阈值为10。
6.根据权利要求1所述的一种识别4G移动通信干扰信号的方法，其特征在于，所述功率检测电路包括射频信号检测芯片，并将采集的通信信号转换为电压信号。
7.用于实现权利要求1-6中任一项所述方法的一种识别4G移动通信干扰信号的装置，其特征在于，包括：
通信信号采集模块，所述通信信号采集模块提取对应通信信号的功率值进行存储；
离散性分析模块，将上述存储的功率值与设定的阈值进行比较，低于阈值则判定为干扰信号。
8.根据权利要求7所述的一种识别4G移动通信干扰信号的装置，其特征在于，所述通信信号采集模块和离散性分析模块均放置于室内覆盖区域内，并通过第一双工器连接覆盖天线，通过第二双工器连接施主天线，所述施主天线连接基站。
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