CN111600675A - 基于帧时延引发自干扰机制实现移动通信信号屏蔽功能的系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于帧时延引发自干扰机制实现移动通信信号屏蔽功能的系统，包括接收链路模块，用于接收目标待干扰空口信号；现场可编程门阵列FPGA，与所述的接收链路模块相连接，用于进行信号采样率变换和信号延时，根据设定的干扰制式，确定待干扰频段和相关发射时延；发送链路模块，与所述的现场可编程门阵列FPGA相连接，用于发送干扰信号。本发明还涉及一种基于帧时延引发自干扰实现移动通信信号屏蔽的方法。采用了本发明的基于帧时延引发自干扰机制实现移动通信信号屏蔽功能的系统及其方法，无需配备信号分析等功能，具有结构精简，体积小，成本低的优点。且可以支持干扰信号屏蔽器射频频段范围的所有移动通信制式，无需进行相关调制解调。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信领域，尤其涉及信号屏蔽领域，具体是指一种基于帧时延引发自干扰机制实现移动通信信号屏蔽功能的系统及其方法。
背景技术
信号屏蔽方案是一种主要针对各类考场、学校、加油站、教堂、法庭、图书馆、会议中心、影剧院、医院、政府、金融、监狱、公安、军事重地等分时段或全时段禁止使用移动通信设备的场所的解决方案。采用信号屏蔽，可以有效对目标场合的信息流入流出进行控制。
在一些党政机关、或学校考场等敏感场所，为了如保密等目的，需要阻塞特定区域或场所内正常的移动通信，此种情况下，一般会在目标区域附近部署干扰器。一般地，干扰器是大功率的无线信号发射器，其在和基站同样的下行频率上不间断的发送大功率的干扰或噪声信号。因此，目标区域内的移动通信终端(以下简称为UE)在接收正常基站信号的同时，也会受到干扰器的强干扰，导致其无法维持正常的下行通信；而在目标区域之外的地方，干扰器产生的干扰信号非常弱，一般远弱于基站的有用信号，因此，处于这些地方的UE仍可以保持和基站正常的通信。
对于在相关频段上发射大功率信号的方式进行信号压制屏蔽，比如对于WCDMA系统扩频增益为21dB，那么传统的大功率WCDMA信号屏蔽技术需要干扰器发送＞(UE位置信号RP+21dB)的屏蔽信号，才可以成功屏蔽对应信号。这种做法具有耗电量巨大，辐射高、对人体动物伤害强的缺点。而对于采用伪基站的方式，系统复杂体积大，实现成本较高，不方便某些场所的使用。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足结构精简、体积小、成本低的基于帧时延引发自干扰机制实现移动通信信号屏蔽功能的系统及其方法。
为了实现上述目的，本发明的基于帧时延引发自干扰机制实现移动通信信号屏蔽功能的系统及其方法如下：
该基于帧时延引发自干扰机制实现移动通信信号屏蔽功能的系统，其主要特点是，所述的系统包括：
接收链路模块，用于接收目标待干扰空口信号；
现场可编程门阵列FPGA，与所述的接收链路模块相连接，用于进行信号采样率变换和信号延时，根据设定的干扰制式，确定待干扰频段和相关发射时延；
发送链路模块，与所述的现场可编程门阵列FPGA相连接，用于发送干扰信号。
所述的接收链路模块包括接收天线、预选器、混频单元、中频滤波放大单元和模数转换单元，以上模块依次连接，所述的接收天线用于接收空中的移动通信无线信号，所述的预选器和混频单元用于摘取待干扰信号并进行下变频操作，所述的中频滤波放大单元用于提高模拟中频信号信噪比，所述的模数转换单元用于采样将信号变成数字中频信号。
所述的现场可编程门阵列FPGA包括DDC输入单元、RAM存储单元和DDC输出单元，所述的DDC输入单元用于对信号进行数字混频和抽取，将信号变成零中频的低速率的数字信号，所述的RAM存储单元用于对信号进行存储，所述的DDC输出单元用于进行帧延时干扰信号内插。
所述的发送链路模块包括数模转换单元、混频单元、功放单元和发送天线，所述的数模转换单元、混频单元、功放单元和发送天线依次连接，所述的数模转换单元用于将信号转换成模拟中频信号，所述的混频单元用于将信号变成射频信号，所述的功放单元用于对信号放大，所述的发送天线将信号发射至空中。
所述的现场可编程门阵列FPGA针对不同制式的通信系统的长度不同的帧时间，采用不同的延时时间。
该利用上述系统实现基于帧时延引发自干扰机制的移动通信信号屏蔽控制方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
(1)对接收信号进行针对性接收模数转换和存储；
(2)对信号设定发送时延并待机；
(3)对信号进行数模转换并发送干扰信号。
采用了本发明的基于帧时延引发自干扰机制实现移动通信信号屏蔽功能的系统及其方法，无需配备信号分析等功能，具有结构精简，体积小，成本低的优点。且可以支持干扰信号屏蔽器射频频段范围的所有移动通信制式(GSM，CDMA，WCDMA，TD-SCDMA，TD-LTE，FDD-LTE)，无需进行相关调制解调。
附图说明
图1为本发明的基于帧时延引发自干扰机制实现移动通信信号屏蔽功能的系统的结构图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明的该基于帧时延引发自干扰机制实现移动通信信号屏蔽功能的系统，其中包括：
接收链路模块，用于接收目标待干扰空口信号；
现场可编程门阵列FPGA，与所述的接收链路模块相连接，用于进行信号采样率变换和信号延时，根据设定的干扰制式，确定待干扰频段和相关发射时延；
发送链路模块，与所述的现场可编程门阵列FPGA相连接，用于发送干扰信号。
作为本发明的优选实施方式，所述的接收链路模块包括接收天线、预选器、混频单元、中频滤波放大单元和模数转换单元，以上模块依次连接，所述的接收天线用于接收空中的移动通信无线信号，所述的预选器和混频单元用于摘取待干扰信号并进行下变频操作，所述的中频滤波放大单元用于提高模拟中频信号信噪比，所述的模数转换单元用于采样将信号变成数字中频信号。
作为本发明的优选实施方式，所述的现场可编程门阵列FPGA包括DDC输入单元、RAM 存储单元和DDC输出单元，所述的DDC输入单元用于对信号进行数字混频和抽取，将信号变成零中频的低速率的数字信号，所述的RAM存储单元用于对信号进行存储，所述的DDC输出单元用于进行帧延时干扰信号内插。
作为本发明的优选实施方式，所述的发送链路模块包括数模转换单元、混频单元、功放单元和发送天线，所述的数模转换单元、混频单元、功放单元和发送天线依次连接，所述的数模转换单元用于将信号转换成模拟中频信号，所述的混频单元用于将信号变成射频信号，所述的功放单元用于对信号放大，所述的发送天线将信号发射至空中。
作为本发明的优选实施方式，所述的现场可编程门阵列FPGA针对不同制式的通信系统的长度不同的帧时间，采用不同的延时时间。
本发明的该利用上述系统实现基于帧时延引发自干扰机制的移动通信信号屏蔽控制方法，其中包括以下步骤：
(1)对接收信号进行针对性接收模数转换和存储；
(2)对信号设定发送时延并待机；
(3)对信号进行数模转换并发送干扰信号。
本发明的具体实施方式中，提供一种基于帧时延引发自干扰，从而使用较小发射功率达信号屏蔽目的的技术。这种一种基于帧时延引发自干扰的移动通信信号屏蔽技术，利用接收链路接收目标待干扰空口信号，延时恰好一帧或者N帧的时间后通过发送链路发送相应干扰信号。干扰信号与目标空口信号是帧时间对齐、同频率、同调制技术的，从而引发自干扰产生。同时，干扰信号帧具有时延，且帧时间与空口信号完全对齐，使用来对抗多径干扰等主要时延干扰的移动通信的链路增强技术起不到相应作用，达到使用较小干扰发射功率(发送的干扰信号在UE位置，信号RP大于移动通信空口信号RP)即可实现有效屏蔽的目的。
由于接收链路天线处的信号，基本等价于附近UE所能接收到的移动通信空口信号，所以本发明只需要根据我国移动通信制式的频段划分，对相关频段进行：
1、针对性接收模数转换和存储；
2、设定发送时延并待机；
3、数模转换并发送干扰信号。
本方案采用延迟转发实现移动通信信号屏蔽的系统，方案系统硬件包括接收天线、发送天线、功放、低噪放模块、混频模块、模数转换模块、数模转换模块和现场可编程门阵列 FPGA。
接收链路：包括接收天线、预选器、混频单元、中频滤波放大单元和模数转换单元，以上模块依次连接，所述的接收天线用于接收空中的移动通信无线信号，所述的预选器和混频单元用于摘取待干扰信号并进行下变频操作，所述的中频滤波放大单元用于提高模拟中频信号信噪比，所述的模数转换单元用于采样将信号变成数字中频信号。
发送链路：所述的发送链路模块包括数模转换单元、混频单元、功放单元和发送天线，所述的数模转换单元、混频单元、功放单元和发送天线依次连接，所述的数模转换单元用于将信号转换成模拟中频信号，所述的混频单元用于将信号变成射频信号，所述的功放单元用于对信号放大，所述的发送天线将信号发射至空中。
FPGA：包括DDC输入单元、RAM存储单元和DDC输出单元，用于进行信号采样率变换和信号延时，内部存储各移动通信制式对应频段划分，根据所设定的干扰制式，确定待干扰频段和相关发射时延。针对帧长为A ms的移动通信制式，对接收到的信号延时一帧或者N帧的时间后发送，不同制式的通信系统的帧时间长度不同，延时的时间作相应的变化。比如针对帧长为10ms的WCDMA系统，对接收到的信号延时N×10ms后发送。
由于与当前基站发射的信号频率相同，调制模式(扩频技术，扩频码及扩频码相位)相同，UE接收两种信号(屏蔽信号和基站信号)同时处理后相加，只要我们的屏蔽器发送≥(UE位置信号RP+3dB)的屏蔽信号，UE解调得到信号就因为屏蔽信号的能量大于基站的信号不能正确解调基站信号，达到屏蔽效果。
系统对多种通信制式处理方法相同(只需要调整帧时间长度)，可以多系统集成。对于频分双工系统只对下行信号延时转发后屏蔽，而对于TDD系统，由于延时一帧，屏蔽信号上下行时隙与基站信号对齐，会引发UE主动关闭上行发射，因此上行不会对基站产生干扰。
帧时延原理如下所示：
| 接收空口信号： | 帧1 | ···· | 帧N+1 | 帧N+2 | 帧N+3 | 帧N+4 | 帧N+5 |
| 发射屏蔽信号： | (延时) | 帧1 | 帧2 | 帧3 | 帧4 | 帧5 |
采用了本发明的基于帧时延引发自干扰机制实现移动通信信号屏蔽功能的系统及其方法，无需配备信号分析等功能，具有结构精简，体积小，成本低的优点。且可以支持干扰信号屏蔽器射频频段范围的所有移动通信制式(GSM，CDMA，WCDMA，TD-SCDMA，TD-LTE，FDD-LTE)，无需进行相关调制解调。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (6)
1.一种基于帧时延引发自干扰机制实现移动通信信号屏蔽功能的系统，其特征在于，所述的系统包括：
接收链路模块，用于接收目标待干扰空口信号；
现场可编程门阵列FPGA，与所述的接收链路模块相连接，用于进行信号采样率变换和信号延时，根据设定的干扰制式，确定待干扰频段和相关发射时延；
发送链路模块，与所述的现场可编程门阵列FPGA相连接，用于发送干扰信号。
2.根据权利要求1所述的基于帧时延引发自干扰机制实现移动通信信号屏蔽功能的系统，其特征在于，所述的接收链路模块包括接收天线、预选器、混频单元、中频滤波放大单元和模数转换单元，以上模块依次连接，所述的接收天线用于接收空中的移动通信无线信号，所述的预选器和混频单元用于摘取待干扰信号并进行下变频操作，所述的中频滤波放大单元用于提高模拟中频信号信噪比，所述的模数转换单元用于采样将信号变成数字中频信号。
3.根据权利要求1所述的基于帧时延引发自干扰机制实现移动通信信号屏蔽功能的系统，其特征在于，所述的现场可编程门阵列FPGA包括DDC输入单元、RAM存储单元和DDC输出单元，所述的DDC输入单元用于对信号进行数字混频和抽取，将信号变成零中频的低速率的数字信号，所述的RAM存储单元用于对信号进行存储，所述的DDC输出单元用于进行帧延时干扰信号内插。
4.根据权利要求1所述的基于帧时延引发自干扰机制实现移动通信信号屏蔽功能的系统，其特征在于，所述的发送链路模块包括数模转换单元、混频单元、功放单元和发送天线，所述的数模转换单元、混频单元、功放单元和发送天线依次连接，所述的数模转换单元用于将信号转换成模拟中频信号，所述的混频单元用于将信号变成射频信号，所述的功放单元用于对信号放大，所述的发送天线将信号发射至空中。
5.根据权利要求1所述的基于帧时延引发自干扰机制实现移动通信信号屏蔽功能的系统，其特征在于，所述的现场可编程门阵列FPGA针对不同制式的通信系统的长度不同的帧时间，采用不同的延时时间。
6.一种利用权利要求1所述的系统实现基于帧时延引发自干扰机制的移动通信信号屏蔽控制方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)对接收信号进行针对性接收模数转换和存储；
(2)对信号设定发送时延并待机；
(3)对信号进行数模转换并发送干扰信号。
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