CN113691347A - 一种手机信号屏蔽方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种手机信号屏蔽方法，所述方法包括以下步骤：步骤S1、采用数据信号处理的方法，解析各制式的特殊信道，获取信道的编码及相关信息；步骤S2、针对不同信道制式的特点，近端同步单元把解析出来的信息，通过光纤传输给远端单元；步骤S3、在远端单元产生针对各制式信道的屏蔽编号进行加扰或重编码的方式重新产生对应的信道；步骤S4、将重新产生的对应信道调制到各信道上输出，达到误导手机错误解调的目的；本发明能够阻断手机信号。
Description
技术领域
本发明涉及手机通信技术领域，特别是一种手机信号屏蔽方法及系统。
背景技术
移动电话给人们带来便捷的同时，也带来许多安全隐患，传统方式无线信号屏蔽，功 能较单一，屏蔽效果较差，管理成本高，其采用单音信号在相应系统的下行频带内进行循 环扫描，以达到恶化相应频段内下行信号的目的，以实现信号阻断，但在当前移动通信系 统中存在较大缺陷，如在4G，5G系统中由于采用多路子载波并发方案，该方案基本无法达到信号阻断效果；在2G、3G系统中，传统屏蔽器方案，需要使屏蔽信号大于原始场强 15～25dB才能达到信号阻断效果，只是简单的压制方式，整体信号阻断效果差，空间辐射 大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种能够阻断手机信号的手机信号屏蔽方法。
本发明采用以下方法来实现：一种手机信号屏蔽方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、采用数据信号处理的方法，解析各制式的特殊信道，获取信道的编码及相关 信息；
步骤S2、针对不同信道制式的特点，近端同步单元把解析出来的信息，通过光纤传输 给远端单元；
步骤S3、在远端单元产生针对各制式信道的屏蔽编号进行加扰或重编码的方式重新产 生对应的信道；
步骤S4、将重新产生的对应信道调制到各信道上输出，达到误导手机错误解调的目的。
进一步的，所述步骤S1进一步具体为：首先将天线接收的信号进行ADC采样量化成数字信号，然后通过FPGA进行选频、抽取滤波，接着进行基带的解调算法，解析出特殊 信道的信息，包括相位信息、同步信息和控制信息。
进一步的，所述步骤S2进一步具体为：通过近端同步单元将相关信息通过CPRI传输 协议打包后，经光纤传输到远端单元。
进一步的，所述步骤S3进一步具体为：远端单元通过光纤接收后，解包CPRI传输协议，利用近端同步单元传过来的这些信息，得到信道载波的频谱位置、PN码的相位，PSS,SSS的同步以及PBCH中的信息，将这些信息产生干扰码进行调制到相关的频谱上。
进一步的，所述步骤S4进一步具体为：通过插值滤波，数字上变频，最后从DAC输出至射频，进而还原为2G、3G、4G和5G的射频信号，再经过PA放大输出，以实现干扰 基站的下行信号，达到阻断手机无线通信的目的。
本发明还提供了一种手机信号屏蔽系统，包括解析模块、同步模块、干扰模块和输出 模块；所述解析模块，即采用数据信号处理的方法，解析各制式的特殊信道，获取信道的编码及相关信息；所述同步模块，即针对不同信道制式的特点，近端同步单元把解析出来的信息，通过光纤传输给远端单元；所述干扰模块，即在远端单元产生针对各制式信道的屏蔽编号进行加扰或重编码的方式重新产生对应的信道；所述输出模块，即将重新产生的对应信道调制到各信道上输出，达到误导手机错误解调的目的。
进一步的，所述解析模块进一步具体为：首先将天线接收的信号进行ADC采样量化成 数字信号，然后通过FPGA进行选频、抽取滤波，接着进行基带的解调算法，解析出特殊信道的信息，包括相位信息、同步信息和控制信息。
进一步的，所述同步模块进一步具体为：通过近端同步单元将相关信息通过CPRI传 输协议打包后，经光纤传输到远端单元。
进一步的，所述干扰模块进一步具体为：远端单元通过光纤接收后，解包CPRI传输协议，利用近端同步单元传过来的这些信息，得到信道载波的频谱位置、PN码的相位， PSS,SSS的同步以及PBCH中的信息，将这些信息产生干扰码进行调制到相关的频谱上。
进一步的，所述输出模块进一步具体为：通过插值滤波，数字上变频，最后从DAC输出至射频，进而还原为2G、3G、4G和5G的射频信号，再经过PA放大输出，以实现干扰 基站的下行信号，达到阻断手机无线通信的目的。
本发明的有益效果在于：本发明主要从基带干扰的方式入手，针对不同通信制式的特 点采用不同的干扰方案去处理，以实现阻断手机通信的目的；然后利用这个特殊信道的编 码信息，如相位信息，同步信息，控制信息等，进行编码加扰，以达到具有绿色低辐射、高效率、周界控制精准、高度智能自适应、兼具信号屏蔽等多重功能的2G3G4G5G全网的 手机信号屏蔽系统，最终做到屏蔽信号与原始场强相当，或大于3-5db就能迫使手机无法 正常通信，或直接无服务的状态，达到屏蔽的目的；本发明还采用了呼吸效应的屏蔽方式， 当空口下行信号场强越强时，我们系统输出的信号也跟着增强，当前场强变弱时，我们系 统输出的信号也跟着变弱，大大降低了设备的功率损耗，节约设备的运营成本。同时本发 明还解析出空口TDD系统的上下行同步开关，这样就可以实现在屏蔽手机信号的同时，也 能不干扰基站；达到低辐射、全制式高效率、周界控制精准、高度智能自适应的屏蔽系统。
附图说明
图1是本发明的方法流程示意图。
图2是本发明的系统原理框图。
图3本发明系统布网框图。
图4本发明的近远端硬件框图。
图5本发明的2G和3G屏蔽处理框图。
图6本发明的4G和5G屏蔽处理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
请参阅图1所示，本发明提供了一种手机信号屏蔽方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、采用数据信号处理的方法，解析各制式的特殊信道，获取信道的编码及相关 信息；
步骤S2、针对不同信道制式的特点，近端同步单元把解析出来的信息，通过光纤传输 给远端单元；
步骤S3、在远端单元产生针对各制式信道的屏蔽编号进行加扰或重编码的方式重新产 生对应的信道；
步骤S4、将重新产生的对应信道调制到各信道上输出，达到误导手机错误解调的目的。
本发明通过一具体实施例对本发明作进一步说明：
本发明中的近端同步单元为侦听天线，远端单元是屏蔽覆盖单元，为现有技术，主要 是通过CPRI传输协议把近端同步单元传过来的这些信息：信道载波的频谱位置、PN码的相位，PSS,SSS的同步，以及PBCH中的信息等。通过加扰的方式并调制到相关的频谱上再 经过PA放大输出，以实现干扰基站的下行信号，以达到阻断手机无线通信的目的。
本发明通过近端同步单元接收外部空口的基站下行无线信号，采用数字信号处理的方 法，去解析各制式的特殊信道，获取其编码及相关的信息，如相位信息，同步信息，控制 信息等。然后利用特殊信道的编码信息，进行编码加扰。具体处理流程：首先将天线接收的信号进行ADC采样量化成数字信号，然后通过FPGA进行选频、抽取滤波，接着进行基 带的解调算法，最后解析出特殊信道的信息。然后近端机把这些信息通过CPRI传输协议 打包后，经光纤传输到远端单元。远端板通过光纤接收后，解包CPRI传输协议。利用近 端传过来的这些信息，便可得到信道载波的频谱位置、PN码的相位，PSS,SSS的同步，以 及PBCH中的信息等。然后将这些信息产生干扰码进行调制到相关的频谱上。对于TDD系 统，可以得到其上下行配比开关，然后加扰在PSS,SSS，及PBCH等特殊信道上。最后通过 插值滤波，数字上变频，最后从DAC输出至射频，进而还原为2G,3G,4G，5G的射频信号， 再经过PA放大输出，以实现干扰基站的下行信号，以达到阻断手机无线通信的目的。同 时如果后期有新的需求，系统需要升级，硬件不需要改变，只需软件升级便可以完全实现。
请参阅图3所示，分成几部分组成，监控平台：一般部署在中心机房，通过网线与近端同步单元相连，负责监控设备在运行过程中的状态信息。如果检测到布网中的某台设备出现故障，或是屏蔽性能出来异常，监控设备有接收到告警的信息，然后通过短信的方式通知管理人员去处理。同时监控平台还可以时时操作布网中的每台设备，比如在考场上应用时，可以根据考试的时间进行设置屏蔽的时间，考试期间开启屏蔽，考试结束关闭屏蔽。这样不影响学校师生的正常生活。近端同步单元：主要负责接收基站下行的无线信号，采用数字信号处理的方法，去解析各制式的特殊信道，获取其编码及相关的信息。然后将此解析的信息通过光纤到远端单元去。远端屏蔽单元：接收近端光纤传过来的信息，便可得到信道载波的频谱位置、PN码的相位，PSS,SSS的同步，以及PBCH中的信息等。然后将 这些信息产生干扰码进行调制到相关的频谱上。远端覆盖部分：通过馈线将远端屏蔽单元 产生的干扰射频信号进行拉远进覆盖，中间进行室分覆盖时，通过耦合器分接吸顶天线进 行室分覆盖。室外覆盖时，通过馈线连接双极定向板状天线进去覆盖屏蔽。
请参阅图4所示，分成两部分，一部分是近端同步单元的硬件架构，另一部分是远端 屏蔽单元的硬件架构。近端同步单元的硬件架构包括: Antenna(LAN),ECR866X,FPGA,SFP,GPS,CLK,ARM。远端屏蔽单元的硬件架构包括: Antenna(LAN),ECR866X*N,FPGA,SFP,GPS,CLK,ARM,LAN/PA；以下为主要模块的描 述:Antenna(LAN)为射频接收部分，包含有天线、低噪放，以及一些射频滤波电路。ECR866X 为AD-DA-RF集成一体的国产芯片，主要是为了实现ADC的数模转换，模数转换，以及RF 的模拟上下变频处理，其可以实现RF信号输入直接下变频到数字零频，同时也可以从数 字零频上变到RF。FPGA为核心的处理芯片，主要接收ADC采样后的数字信号，进行数字 信号处理，信道的调制解调，以及CPRI的传输协议的实现。GPS模块主要是为解决不同通 信制式接收到的信号存在不同步、相位偏差的情况。SFP为光模块的硬件接口。CLK为提 供多路的时钟芯片，给FPGA，ECR866等提供相位相同的多路时钟。ARM为控制芯片，主要 是配置板上的各个芯片，同时通过TCP/IP协议与外部的监控平台对接，实现状态信息的 读取，以及接收外部控制信息进行对各设备的操作。
请参阅图5所示，2G的GSM屏蔽处理过程，首先接收空口无线信号，通过FPGA将ADC转换的数字信号进行选频及滤波，通过数字信号处理算法，得出2G带宽内的信号频谱分布。FPGA针对这些信号的频谱分布，通过在本地产生干扰信号，然后进行插值滤波，数字 上变频至对应的频谱位置，以达到信号屏蔽的目的。2G的CDMA及3G的屏蔽处理过程，首 先接收空口无线信号，FPGA将ADC转换的数字信号进行选频及抽取滤波，在此举例单通道 的数据速率流程：61.44M—>30.72M—>6.144M—>1.2288M，混频在61.44M位置混频， 混频及滤波器采用四倍复用的方式,系统跑245.76M的时钟，为了将资源的合理利用，以 下为抽取滤波器的设计：第一级61.44M—>30.72M为半带滤波，第二级30.72M—>6.144M 采用CIC滤波器，由于此滤波器抑制要求不高同时只消耗slice，不用消耗DSP，因为后 面的设计需要大量的DSP。第三级6.144M—>1.2288M做成形滤波。由于CDMA导频信道 的采样率为1.2288，后期做相位捕获时可以采用多倍复用DSP的方式减少DSP的资源使用。 在此列举61.44—>30.72这级半带滤波器的参数一共7阶[-0.0319 0 0.2819 0.5000 0.2819 0 -0.0319]，此滤波器是通过matlab的fdatool设计的。接着通过 FPGA内部产生本地的PN码，例如：CDMA1X信号的PN序列为：
pni＝1+x^2+x^6+x^7+x^8+x^10+x^15；
pnq＝1+x^3+x^4+x^5+x^9+x^10+x^11+x^12+x^15；
按以上公式，本地产生I+jQ数据与输入数据进行相关运算，以4个PN周期为窗口(4*26.66ms)进行滑动获取相关的峰值。然后通过与GPS的相关进行参照便可以得出接 收导频信号的相位，最后针对这个相位在FPGA本地产生加扰的PN序列做为导频信道的手 机干扰源，其它的信道也采用类似的方法进行设计输出干扰源。
请参阅图6所示，4G和5G主要的处理首先是获取PSS与SSS两个同步信号，只能捕获到这两个信号后，才能得到各时序或符号的位置，进而才能解析到PBCH及PDCCH信道。 根据射频输入至中频，通过AD采样，进行数字下变频至0频，然后通过算法捕获，其主 要分为三步：主同步信号(PSS)同步，辅同步信号(SSS)同步，最后解析出上下行同步 信号。
4G的LTE信号，其每个小区分有503个小区ID，由
来表示，取值范围为0～503。同时又对小区ID进行细分成3组，由
来表示，取值范围为0～2，每组分成168个小 区ID，由
来表示，取值范围为0～167，那么就有
主同步信号同一组ZC序列生成共有62个点，如下所示：
其中u值根据
来定义。辅同步信号是由两个长度为31的序列交织构成的，其中在 第0子帧和第5子帧(即一个无线帧的前5ms和后5ms)的序列不一样，如下所示：
上式中，0≤n≤30，m0和m1由
来决定。
5G NR的信号，其共有336*3＝1008个物理小区标识(PCI)，PCI的计算公式如下所示：
dpss(n)＝1-2x(m)
0＜＝n＜＝127
其中，x(n)通过如下公式定义
X(i+7)＝(x(i+4)+x(i))mod 2
初始序列通过如下公式定义
[x(6) x(5) x(4) x(3) x(2) x(1) x(0)]＝[1 1 1 0 1 1 0]
SSS序列有336种取值，与物理层小区标识组
取值范围为0～335，有一对一的映射关系，相比于PSS的3个序列，SSS序列数量要大得多，主要原因是UE已知SSS序列的 定时，搜索SSS的复杂度显著降低，因此可以采用更多的SSS序列。NR的SSS也是长度为 127的伪随机序列，采用频域BPSK M序列，有两个生成多项式，SSS的序列dsss(n)如下定 义
dsss(n)＝[1-2x0((n+m0)mod 127)][1-2x1((n+m1)mod 127)]
其中，x0(n)和x1(n)通过如下公式定义
x0(i+7)＝(x0(i+4)+x0(i))mod 2
x1(i+7)＝(x1(i+1)+x1(i))mod 2
初始化序列通过如下公式定义
[x0(6)x0(5)x0(4)x0(3)x0(2)x0(1)x0(0)]＝[0 0 0 0 0 0]
[x1(6)x1(5)x1(4)x1(3)x1(2)x1(1)x1(0)]＝[0 0 0 0 0 0]
SSS映射到SS/PBCH块中间的连续127个子载波上。
4G、5G都是通过在FPGA内进行数字算法解析出PSS主同步信号，用3种PSS对应的匹配滤波器或3个不同的PSS序列通过做相关的算法，并做帧间的累加，找出相关运算的 峰值，得出了PSS的粗同步，然后在PSS的粗同步。接着在粗同步的左右位置，进行比较 小窗口滑动的方式，做相关的运算就可以得到PSS的细同步。由PSS同步已经得到了PSS 主同步信号的位置，那么由此便找到SSS，最后可以找到了符号的同步位置信息，以及找 到相对应的导频信道如：CRS，CSI-RS，PT-RS，以及DM-RS。如：通对DM-RS进行信道估 计，如下公式所示：
PBCH的DM-RS序列r(m)通过如下公式定义
DM-RS的扰码序列在每个SS/PBCH块都根据
按照以下公式初始化。
nhf是PBCH所在的半帧号，issB是SS/PBCH块的索引。
解析出PBCH的DM-RS的位置，进而解调出PBCH信道，以及PDCCH信道。由于
PDCCH上的下行控制信息DCI包括，调制和编码方式，资源分配相关的HARQ信息。于是在FPGA内部将这些信道中的信息，通过扰码进行加扰上去，最后通过OFDM调制输出。 在此同时FPGA还要将OFDM后的数据流进行插值滤波，输出到DAC-＞RF-＞PA完成信号的屏 蔽覆盖。
请参阅图2所示，本发明还提供了一种手机信号屏蔽系统，包括解析模块、同步模块、 干扰模块和输出模块；所述解析模块，即采用数据信号处理的方法，解析各制式的特殊信 道，获取信道的编码及相关信息；所述同步模块，即针对不同信道制式的特点，近端同步单元把解析出来的信息，通过光纤传输给远端单元；所述干扰模块，即在远端单元产生针对各制式信道的屏蔽编号进行加扰或重编码的方式重新产生对应的信道；所述输出模块，即将重新产生的对应信道调制到各信道上输出，达到误导手机错误解调的目的。
所述解析模块进一步具体为：首先将天线接收的信号进行ADC采样量化成数字信号， 然后通过FPGA进行选频、抽取滤波，接着进行基带的解调算法，解析出特殊信道的信息， 包括相位信息、同步信息和控制信息。
所述同步模块进一步具体为：通过近端同步单元将相关信息通过CPRI传输协议打包 后，经光纤传输到远端单元。
所述干扰模块进一步具体为：远端单元通过光纤接收后，解包CPRI传输协议，利用近端同步单元传过来的这些信息，得到信道载波的频谱位置、PN码的相位，PSS，SSS的同 步以及PBCH中的信息，将这些信息产生干扰码进行调制到相关的频谱上。
所述输出模块进一步具体为：通过插值滤波，数字上变频，最后从DAC输出至射频，进而还原为2G、3G、4G和5G的射频信号，再经过PA放大输出，以实现干扰基站的下行 信号，达到阻断手机无线通信的目的。
总之，本发明主要从基带干扰的方式入手，针对不同通信制式的特点采用不同的干扰 方案去处理，以实现阻断手机通信的目的。具体采用数字信号处理的方法，去解析各制式 的特殊信道，获取其编码及相关的信息。然后利用这个特殊信道的编码信息，如相位信息， 同步信息，控制信息等，进行编码加扰，以达到具有绿色低辐射、高效率、周界控制精准、 高度智能自适应、兼具信号屏蔽等多重功能的2G、3G、4G、5G全网的手机信号屏蔽系统，最终做到屏蔽信号与原始场强相当，或大于3-5db就能迫使手机无法正常通信，或直接无服务的状态，达到屏蔽的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修 饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种手机信号屏蔽方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、采用数据信号处理的方法，解析各制式的特殊信道，获取信道的编码及相关信息；
步骤S2、针对不同信道制式的特点，近端同步单元把解析出来的信息，通过光纤传输给远端单元；
步骤S3、在远端单元产生针对各制式信道的屏蔽编号进行加扰或重编码的方式重新产生对应的信道；
步骤S4、将重新产生的对应信道调制到各信道上输出，达到误导手机错误解调的目的。
2.根据权利要求1所述的一种手机信号屏蔽方法，其特征在于：所述步骤S1进一步具体为：首先将天线接收的信号进行ADC采样量化成数字信号，然后通过FPGA进行选频、抽取滤波，接着进行基带的解调算法，解析出特殊信道的信息，包括相位信息、同步信息和控制信息。
3.根据权利要求1所述的一种手机信号屏蔽方法，其特征在于：所述步骤S2进一步具体为：通过近端同步单元将相关信息通过CPRI传输协议打包后，经光纤传输到远端单元。
4.根据权利要求1所述的一种手机信号屏蔽方法，其特征在于：所述步骤S3进一步具体为：远端单元通过光纤接收后，解包CPRI传输协议，利用近端同步单元传过来的这些信息，得到信道载波的频谱位置、PN码的相位，PSS,SSS的同步以及PBCH中的信息，将这些信息产生干扰码进行调制到相关的频谱上。
5.根据权利要求1所述的一种手机信号屏蔽方法，其特征在于：所述步骤S4进一步具体为：通过插值滤波，数字上变频，最后从DAC输出至射频，进而还原为2G、3G、4G和5G的射频信号，再经过PA放大输出，以实现干扰基站的下行信号，达到阻断手机无线通信的目的。
6.一种手机信号屏蔽系统，其特征在于：包括解析模块、同步模块、干扰模块和输出模块；所述解析模块，即采用数据信号处理的方法，解析各制式的特殊信道，获取信道的编码及相关信息；所述同步模块，即针对不同信道制式的特点，近端同步单元把解析出来的信息，通过光纤传输给远端单元；所述干扰模块，即在远端单元产生针对各制式信道的屏蔽编号进行加扰或重编码的方式重新产生对应的信道；所述输出模块，即将重新产生的对应信道调制到各信道上输出，达到误导手机错误解调的目的。
7.根据权利要求6所述的一种手机信号屏蔽系统，其特征在于：所述解析模块进一步具体为：首先将天线接收的信号进行ADC采样量化成数字信号，然后通过FPGA进行选频、抽取滤波，接着进行基带的解调算法，解析出特殊信道的信息，包括相位信息、同步信息和控制信息。
8.根据权利要求6所述的一种手机信号屏蔽系统，其特征在于：所述同步模块进一步具体为：通过近端同步单元将相关信息通过CPRI传输协议打包后，经光纤传输到远端单元。
9.根据权利要求6所述的一种手机信号屏蔽系统，其特征在于：所述干扰模块进一步具体为：远端单元通过光纤接收后，解包CPRI传输协议，利用近端同步单元传过来的这些信息，得到信道载波的频谱位置、PN码的相位，PSS,SSS的同步以及PBCH中的信息，将这些信息产生干扰码进行调制到相关的频谱上。
10.根据权利要求6所述的一种手机信号屏蔽系统，其特征在于：所述输出模块进一步具体为：通过插值滤波，数字上变频，最后从DAC输出至射频，进而还原为2G、3G、4G和5G的射频信号，再经过PA放大输出，以实现干扰基站的下行信号，达到阻断手机无线通信的目的。
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