CN110474703B - 用于lte信号屏蔽系统的多小区信源生成、发送方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于LTE信号屏蔽系统的多小区信源生成、发送方法及设备，该方法根据屏蔽区域的服务基站的频点数量生成数据，设屏蔽区域存在P个频点，Q个小区，其中P<Q，则每个频点生成一组数据，每一组数据合并有若干个小区数据，共生成与Q个小区对应的P组数据，再将合并后的P组数据通过中射频处理发射出去。本发明提供的信源生成、发送方法和设备可以集成一个频点下多个小区的数据，在一个频点存在多个小区的情况下，该方法和设备可以减少屏蔽系统需要生成的数据个数，降低屏蔽系统所需的发射通道数，从而降低实现成本和复杂度。

Description

用于LTE信号屏蔽系统的多小区信源生成、发送方法及设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种用于LTE信号屏蔽系统的多小区信源生成、发送方法及设备。

背景技术

LTE屏蔽系统主要用于某些特殊场合，目的是防止手机通信泄密。其实现方式有多种，有利用白噪声无差别干扰LTE通信频带的方式，也有专门针对LTE PSS(主同步信号)、SSS(辅同步信号)或者CRS(导频信号)进行灵巧干扰的方式，更智能一点的是仿冒LTE小区发送伪造LTE系统信息促使LTE手机脱网，进而无法进行通信的屏蔽方式。其中仿冒LTE小区发送系统信息来达到屏蔽目的的方式具有实现简单、成本低、发射功率较低、屏蔽效率高等优点。

仿冒LTE小区发送系统信息的屏蔽系统的技术方案是构造一个仿冒的LTE小区，该小区只具有正常小区的部分功能，它周期性的发送正常的下行信道PBCH(携带MIB)、PSS、SSS、CRS以及PDSCH(携带系统信息SIB1)和解析PDSCH所必需的PDCCH和PCFICH，该小区的帧Timing(同步)可自由选择，只要不与屏蔽区域的LTE小区帧Timing严格对齐即可。

无论UE处在RRC_IDLE或者RRC_CONNECTED状态，都会周期性的对周边的小区进行测量。当UE测量到一个新小区(实际是假冒小区，无法接入LTE核心网进行通信)，该小区和UE驻留小区PCI(物理层小区标识)一致，但帧Timing及系统信息SIB1中的某些关键参数如TAC、EARFCN等和UE驻留小区不一致，且具有一定信号强度时，UE会自动掉话并尝试搜索LTE网络再次接入。此时由于假冒小区的存在，会导致UE无法继续接入到正常网络中，从而能屏蔽手机和基站的联系。

基于系统消息的LTE信号屏蔽方法实现流程图1所示，该屏蔽系统运行时，会先搜索目标屏蔽区域为终端服务的LTE基站频点信息，并解析每个频点下的LTE小区同步信道，获得每个小区的PCI；然后根据每个小区的PCI生成PSS、SSS、CRS、携带MIB信息的PBCH数据、携带系统信息的PDSCH数据(伪造的系统信息中携带的TAC参数值需要与同PCI正常LTE小区下发的TAC值不同)以及解析PDSCH所需的PCFICH、PDCCH等基带数据；此类数据映射到对应时频资源上后，再转换成时域数据；该时域数据一般是10ms或其他固定时间长度的基带数据，通过中射频处理周期性的被循环发送至空口，起到屏蔽手机和基站之间联系的作用。需要注意的是，仿冒小区生成的基带数据中携带系统消息的子帧出现频率比协议规定的要高，如协议规定SIB1只能在子帧5上传播，且传输周期是20毫秒，则仿冒小区可以修改为SIB1每2个子帧发送一次，传输周期为10毫秒，以增加SIB1被UE解析的可能性。

当目标屏蔽区域内存在多个服务小区时，该类屏蔽方案中的数据生成分为如下几种情况：

1)当目标屏蔽区域只存在单频单小区时，即屏蔽区域的基站频点只有一个，并且该频点下只有1个小区，此时只需要仿冒一个LTE小区，生成一个LTE小区的数据；

2)当目标屏蔽区域存在同频多小区时，即屏蔽区域的基站频点只有一个，但该频点下有多个小区，此时需要仿冒多个小区的数据，每个小区的PCI和当前区域存在小区分别对应；

3)当目标屏蔽区域存在多频多小区时，即屏蔽区域的基站频点有多个，且每个频点下的小区大于等于一个，此时根据每个频点下小区数目的不同，按照单频单小区或同频多小区处理；

当目标屏蔽区域内存在多个服务小区时，该屏蔽方案中的数据发送处理分为如下几种情况：

1)单频单小区时，屏蔽系统直接循环发送该小区数据；

2)同频多小区时，屏蔽系统会构造多个小区，每个小区都在同一个频点上循环发送数据；

3)多频多小区，根据每个频点下小区数目的不同，按照单频单小区或同频多小区处理。

由于LTE的建网特点，一般而言，会大概率的存在同频多小区或者多频多小区的情况，此时屏蔽系统需要构造多个小区的数据并同时进行发送，才能起到阻断LTE手机通信的作用。

当采用此类信号屏蔽方法时，信源的生成是按照小区来生成，每个小区生成一组数据，该数据包含表征该小区特征的PSS、SSS、CRS、PBCH(携带MIB)以及PDSCH(携带SIB1以及SI)和与之对应的PDCCH、PCFICH，信号发送也是分小区发送。

我国运营商LTE网络频点众多，站点密集，站间距较小，一个屏蔽区域通常会存在多个小区，一个频点N(N>1)个小区或者多个频点N(N>2)个小区的情况都普遍存在。此时，屏蔽系统如果有效运行的话，需要同时生成N组数据，并通过N个通道发射出去，实现成本较高，且实现相对复杂。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种用于LTE信号屏蔽系统的多小区信源生成、发送方法，包括以下步骤：

S1.根据屏蔽区域的服务基站的频点数量生成数据：设屏蔽区域存在P个频点，Q个小区，其中P<Q，则每个频点生成一组数据，每一组数据合并有若干个小区数据，共生成与Q个小区对应的P组数据；其中，数据的合并在基带完成；

S2.数据的发送：将合并后的P组数据通过中射频处理发射出去。

由于是一个频点一个发射通道，相对于一个小区一个发射通道的处理，减少了中射频发射通道数，故可以节省处理资源和成本。

进一步的，所述步骤S1中，同频点多小区的数据生成包括以下步骤：

S11.同频点下不同小区生成各自小区的基带数据：先按照单个小区生成数据，假定某频点下有N个小区，N≤Q，该N个小区中第一个小区生成的时域数据可以表示为f₁(t)，其中0≤t<T₁，T₁为该小区生成数据的时间长度；该频点下其他小区生成的数据以f₂(t)……f_N(t)表示，其中0≤t<T_N；

S12.在基带叠加每个小区的时域数据，包括以下两种叠加方式：

(1)生成(T₁+T₂+...T_N-1+T_N)时间长度的数据，合并后数据f(t)可以用如下公式表示：

此种叠加方式适用于N≤3且T_N≤20ms的情形，发送后压制效率较高；

(2)生成时间长度为T的数据，同频点下每个小区生成的数据时间长度统一为T_N，T为每个小区生成数据时间长度T_N的最小公倍数；假设第N个小区初始生成数据的时间长度为T_N，T为T_N的M倍，则该小区的数据f_N'(t)可以表示如下：

进一步的，所述步骤S12的第(2)种叠加方式中，为了使得同频之间的干扰减少，同频小区之间的帧定时可以适当偏移，假定从第二个小区起至第N个小区的帧定时相对于第一个小区的帧定时依次偏移t₂、t₃……t_N，其中t₂≤t₃≤……≤t_N<T，则合并后的数据f(t)可以用如下公式表示：

进一步的，所述步骤S11中，按照单个小区生成的数据包括：根据每个小区的物理小区标识PCI生成的PSS、SSS和CRS序列，携带MIB信息的PBCH数据，携带SIB信息的PDSCH数据，以及解析PDSCH所需的PCFICH和PDCCH数据。

进一步的，按照LTE协议，一个小区如果完整的发送PSS、SSS数据以及系统信息，至少需要一段长度为10ms的数据，故所述步骤S11中，T_N选择为10ms的整数倍。

进一步的，为了压制效果更好，不同小区携带系统信息时，PDSCH占据的RB位置可以适当错开，若第一个小区系统信息占据第U个RB，则第二个小区PDSCH适当错开，占据第V个RB位置。

进一步的，PDCCH占据的CCE位置在资源允许的条件下也可以错开。

此外，本发明还提出了一种用于LTE信号屏蔽系统的多小区信源生成、发送的设备，包括：

根据目标屏蔽区域存在的频点个数生成屏蔽系统的原始信源的多小区信源生成单元；

用于将原始信源数据从基带搬移到射频并发送的信号发送单元；

用于接收LTE基站信号的接收天线，

以及发送屏蔽信号的发送天线。

进一步的，所述多小区信源生成单元包括：

扫频及信号接收单元，用于搜索对目标屏蔽区域的终端服务的LTE基站频点信息，并接收每个频点下的LTE信号；

解析同步获取PCI单元，用于接收并解调正常基站发送的PSS和SSS信号，并获得每个小区的物理小区标识PCI；

小区基带数据生成单元，按照物理小区标识PCI产生PSS、SSS和CRS序列，同时生成携带MIB信息的PBCH数据、携带系统信息的PDSCH及对应的PCFICH和PDCCH数据，把数据映射到对应时频位置上，并进行时域转换，得到一段时域上的数据，该数据为基带数据；

同频点下小区合并单元，把同LTE频点下多个小区的基带数据合并成一份数据，同一个频点只有一份基带数据输出，但该数据中包括该频点下不同PCI小区的信源数据。

进一步的，所述信号发送单元将数据进行周期性发送。

本发明的有益效果在于：本发明提供的信源生成、发送方法和设备可以集成一个频点下多个小区的数据，在一个频点存在多个小区的情况下，该方法和设备可以减少屏蔽系统需要生成的数据个数，降低屏蔽系统所需的发射通道数，从而降低实现成本和复杂度。

附图说明

图1是LTE信号屏蔽方法实现流程图；

图2是本发明的LTE信号屏蔽系统的组成单元。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例的LTE信号屏蔽系统的组成单元如图2所示。假定屏蔽区域某1850M频点下存在两个小区，小区的物理小区标识PCI分别为139和38，小区主要的参数为3M带宽、Normal CP、2天线，PCI＝139的小区TAC为33536，PCI＝38的小区TAC值为15089。

本实例的多小区信源生成分为两步。

第一步：分别生成PCI＝139的小区以及PCI＝38的小区的基带数据，数据长度为10ms。

以PCI＝139小区的子帧0为例来说明单小区内各信道的映射情况，其他子帧中信道的映射类似。PSS、SSS、CRS、PBCH、PDSCH、PDCCH、PCFICH等各种信道都映射在协议规定的对应时频位置，PBCH中携带有MIB信息，包含了小区带宽等重要参数，系统信息则通过PDSCH传送。具体的，PDSCH占据了子帧0的后12个符号中的某个RB，与之对应的PDCCH采用Format1A，占据子帧0前2个符号中的前18个CCE。各信道映射至相应的时频资源后，可以通过时频变化转化成1ms的时域数据。值得注意的是PDSCH中携带的SIB1中的TAC需要与正常小区TAC(该值为33536)不一致，此时取TAC值为27106。

其他子帧的数据生成方法和子帧0类似，依次生成子帧1～9的数据，最后得到PCI为139的小区的10ms长度的信源数据，记为f₁(t)(0≤t<10ms)；类似可生成PCI为38的小区的10ms长度的信源数据，记为f₂(t)(0≤t<10ms)。

第二步：在基带叠加这两个小区的时域数据。

在基带叠加每个小区的时域数据，叠加的方式有两种：

①生成20ms时间长度的数据，前10ms的数据取f₁(t)，后10ms数据取f₂(t)，这两个小区的10ms数据串起来构成一个20ms的数据；

②生成10ms时间长度的数据，在10ms的时间内合并两小区数据，两个小区的帧Timing一致。

f₁(t)(0≤t<10ms)按照LTE协议在matlab软件中实际上可以用38400个采样点来代替，记为s₁(n)(0≤n<38400)，f₂(t)(0≤t<10ms)记为s₂(n)(0≤n<38400)，两者相加得到一系列的采样点S(n)＝s₁(n)+s₂(n)(0≤n<38400)。该系列样点表示了10ms长度的基带数据，且该数据同时包含了PCI为139和PCI为38的小区的信源信息。

至此，2个小区的信源生成已经完成。一种方法生成的是20ms的基带数据，是两个小区的信源数据串行之后的结果，另外一种方法产生10ms的基带数据，但同时包含了2个小区的信息。

本实例的信源发送是通过中射频发射处理单元把该10ms或者20ms基带数据周期性的搬移至LTE频点发送。本实例中利用的基带开发板(型号USRP-N210)和射频子板(型号UBX-40)在1850M频点上循环发送该基带数据。发送数据的帧Timing在首次发送时随机选择即可。发射后通过工模手机可以检测到屏蔽系统已经生效，该区域的LTE手机无法进行通信。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上：

实施例1中的多小区信源生成方案是先生成频域数据，再变化到时域，对时域数据进行操作，其合并后的时域数据也是用时间函数来表示。本实施例是先把不同小区的频域数据先合并后，再进行时域变化，两者的实质一样，其本质还是通过本发明的技术方案来实现。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于LTE信号屏蔽系统的多小区信源生成、发送方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.根据屏蔽区域的服务基站的频点数量生成数据：设屏蔽区域存在P个频点，Q个小区，其中P<Q，则每个频点生成一组数据，每一组数据合并有若干个小区数据，共生成与Q个小区对应的P组数据；其中，数据的合并在基带完成；

S2.数据的发送：将合并后的P组数据通过中射频处理发射出去；

步骤S1中，同频点多小区的数据生成包括以下步骤：

S11.同频点下不同小区生成各自小区的基带数据：先按照单个小区生成数据，假定某频点下有N个小区，N≤Q，该N个小区中第一个小区生成的时域数据表示为f₁(t)，其中0≤t<T₁，T₁为该小区生成数据的时间长度；该频点下其他小区生成的数据以f₂(t)……f_N(t)表示，其中0≤t<T_N；

S12.在基带叠加每个小区的时域数据，包括以下两种叠加方式：

(1)生成(T₁+T₂+...T_N-1+T_N)时间长度的数据，合并后数据f(t)用如下公式表示：

此种叠加方式适用于N≤3且T_N≤20ms的情形；

(2)生成时间长度为T的数据，同频点下每个小区生成的数据时间长度统一为T_N，T为每个小区生成数据时间长度T_N的最小公倍数；假设第N个小区初始生成数据的时间长度为T_N，T为T_N的M倍，则该小区的数据f_N'(t)表示如下：

步骤S12的第(2)种叠加方式中，为了使得同频之间的干扰减少，同频小区之间的帧定时适当偏移，假定从第二个小区起至第N个小区的帧定时相对于第一个小区的帧定时依次偏移t₂、t₃……t_N，其中t₂≤t₃≤……≤t_N<T，则合并后的数据f(t)用如下公式表示：

2.根据权利要求1所述的一种用于LTE信号屏蔽系统的多小区信源生成、发送方法，其特征在于，步骤S11中，按照单个小区生成的数据包括：根据每个小区的物理小区标识PCI生成的PSS、SSS和CRS序列，携带MIB信息的PBCH数据，携带SIB信息的PDSCH数据，以及解析PDSCH所需的PCFICH和PDCCH数据。

3.根据权利要求1所述的一种用于LTE信号屏蔽系统的多小区信源生成、发送方法，其特征在于，步骤S11中，T_N选择为10ms的整数倍。

4.根据权利要求1所述的一种用于LTE信号屏蔽系统的多小区信源生成、发送方法，其特征在于，为了压制效果更好，不同小区携带系统信息时，PDSCH占据的RB位置适当错开，若第一个小区系统信息占据第U个RB，则第二个小区PDSCH适当错开，占据第V个RB位置。

5.根据权利要求4所述的一种用于LTE信号屏蔽系统的多小区信源生成、发送方法，其特征在于，PDCCH占据的CCE位置在资源允许的条件下错开。

6.一种用于LTE信号屏蔽系统的多小区信源生成、发送设备，基于权利要求1所述的一种用于LTE信号屏蔽系统的多小区信源生成、发送方法，其特征在于，包括：

根据目标屏蔽区域存在的频点个数生成屏蔽系统的原始信源的多小区信源生成单元；

用于将原始信源数据从基带搬移到射频并发送的信号发送单元；

用于接收LTE基站信号的接收天线，

以及发送屏蔽信号的发送天线。

7.根据权利要求6所述的一种用于LTE信号屏蔽系统的多小区信源生成、发送设备，其特征在于，所述多小区信源生成单元包括：

扫频及信号接收单元，用于搜索对目标屏蔽区域的终端服务的LTE基站频点信息，并接收每个频点下的LTE信号；

解析同步获取PCI单元，用于接收并解调正常基站发送的PSS和SSS信号，并获得每个小区的物理小区标识PCI；

小区基带数据生成单元，按照物理小区标识PCI产生PSS、SSS和CRS序列，同时生成携带MIB信息的PBCH数据、携带系统信息的PDSCH及对应的PCFICH和PDCCH数据，把数据映射到对应时频位置上，并进行时域转换，得到一段时域上的数据，该数据为基带数据；

同频点下小区合并单元，把同LTE频点下多个小区的基带数据合并成一份数据，同一个频点只有一份基带数据输出，但该数据中包括该频点下不同PCI小区的信源数据。

8.根据权利要求6所述的一种用于LTE信号屏蔽系统的多小区信源生成、发送设备，其特征在于，所述信号发送单元将数据进行周期性发送。

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