CN115987411A - 一种软件定义多频段无线通信封控评测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软件定义多频段无线通信封控测评系统及方法，系统包括软件定义无线信号生成及发送单元、软件定义无线电信号采集单元，以及无线电信号控制及分析评估单元。本发明通过软件定义多频段无线通信封控评测系统，实现对无线电封控设备封控效果的性能指标的测试，可更精准评测封控设备的封控效果，同时还可以使得评测结果的通用性更强。

Description

一种软件定义多频段无线通信封控评测系统及方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种软件定义多频段无线通信封控评测系统及方法。

背景技术

当前，很多犯罪行为都是借助现代无线电手段实现的。而无线电封控是无线电管理的一项重要手段，无线电封控系统利用无线电干扰技术的信道式无线电封控，使利用无线电技术的非法电子设备无法工作，降低非法电子设备对社会稳定和无线电秩序的影响，降低重点区域、重点保护对象遭遇无线遥控炸弹袭击的风险，控制非法活动区域无线电活动。无线电信息封控系统可以抑制无线电设备正常工作，阻断移动电话或其他无线通信设备的信号，包括利用无线电信息封控系统对整个车队实施电磁屏蔽，能有效消除遥控炸弹对重要人物和重要物品的袭击；对国家机关、军事基地等重要的建筑和区域进行隔离保护，防止现场遥控起爆、防止窃听泄密；当突发事件发生时，能有效阻断无线信号，控制现场，防止事态发展；对无线电非法信号进行管制。

无线电检测和封控是无线电管理的一项重要手段，实现进行对“伪基站”和“黑广播”检测和管理。强化无线电频谱监测统计。目前市场上无线电封控设备各种各样，标准繁多、应用场景各种各样，如何对其做出评估是一个很大的难题。

现有的无线通信设备封控评测主要是通过目标物进行测试，例如需要测试封控设备对wi-fi信号的封控效果，主要是使用某一品牌的wi-fi设备进行评测，评测过程中封控效果主要是判断依据是通过检查目标物之间是否可以正常通信或通信失败。如图1所示。

现有技术的主要缺点如下：

1)现有无线通信封控评测主要是利用实际的目标物进行测试，由于每个目标物性能指标的差异，使得测试结果通用性不强；

2)现有无线通信封控评测的结果主要是通过判断目标物之间是否可以通信确认封控效果，而没有误码率和接收功率等相关数据性能指标。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种软件定义多频段无线通信封控评测系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种软件定义多频段无线通信封控测评系统，包括软件定义无线信号生成及发送单元、软件定义无线电信号采集单元，以及无线电信号控制及分析评估单元；

软件定义无线信号生成及发送单元用于在无线电信号控制及分析评估单元的控制下进行无线电信号发射，软件定义无线电信号采集单元用于在无线电信号控制及分析评估单元的控制下进行无线电信号的采集并传输给无线电信号控制及分析评估单元进行分析；

无线电信号控制及分析评估单元用于将软件定义无线电信号采集单元在无线电封控设备未开启和开启下采集的信号数据进行检测分析，通过分析无线电封控设备未开启和开启下的信号的平均功率以及信息传输的正确bit以及误码率，获得无线电封控设备未开启和开启下信号数据传输的功能和性能变化，从而对无线电封控设备的封控性能进行评估。

进一步地，软件定义无线信号生成及发送单元和软件定义无线电信号采集单元均采用软件无线电平台，所述软件无线电平台由N210型无线电平台母板和UBX40型软件无线电平台子板构成；在软件定义无线信号生成及发送单元和软件定义无线电信号采集单元中，均由软件模块GNU Radio进行信号调制和解调、时序信息处理和基带信号处理，由N210无线电平台母板完成信号的上变频和下变频处理，以及由UBX40型软件无线电平台子板实现数字信号与模拟信号转换，并进行信号接收和发送。

进一步地，在无线电信号控制及分析评估单元控制下，软件定义无线信号生成及发送单元可生成wi-fi无线通信信号、蓝牙无线通信信号、遥控器无线通信信号、对讲机无线通信信号或无绳电话无线信号，并按调制方式进行无线电信号发射。

进一步地，在无线电信号控制及分析评估单元控制下，软件定义无线信号生成及发送单元可生成频率范围为2.4GHz～2.4835GHz和5.725GHz～5.850GHz的wi-fi无线通信信号，配置调制方式，进行数据封装后，发送wi-fi数据信号，软件定义无线电信号采集单元进行wi-fi无线信号的采集，并把信号数据传输给无线电信号控制及分析评估单元。

进一步地，在无线电信号控制及分析评估单元控制下，软件定义无线信号生成及发送单元可生成频率范围为26MHz～27MHz、314MHz～316MHz、433MHz～434.79MHz和779MHz～787MHz的遥控器无线通信信号，配置调制方式，进行数据封装后，发送遥控器数据信号，软件定义无线电信号采集单元进行遥控器无线信号的采集，并把信号数据传输给无线电信号控制及分析评估单元。

进一步地，在无线电信号控制及分析评估单元控制下，软件定义无线信号生成及发送单元可生成频率范围为300MHz～500MHz的对讲机无线通信信号，配置调制方式，进行数据封装后，发送对讲机数据信号，软件定义无线电信号采集单元进行对讲机无线信号的采集，并把信号数据传输给无线电信号控制及分析评估单元。

进一步地，在无线电信号控制及分析评估单元控制下，软件定义无线信号生成及发送单元可生成频率范围为2.4GHz～2.4835GHz的蓝牙无线通信信号，配置调制方式，进行数据封装后，发送蓝牙数据信号，软件定义无线电信号采集单元进行蓝牙无线信号的采集，并把信号数据传输给无线电信号控制及分析评估单元。

进一步地，在无线电信号控制及分析评估单元控制下，软件定义无线信号生成及发送单元可生成频率范围为1900MHz～1915MHz的无绳电话无线通信信号，配置调制方式，进行数据封装后，发送对无绳电话数据信号，软件定义无线电信号采集单元进行无绳电话无线信号采集和收集，并把信号数据传输给无线电信号控制及分析评估单元。

本发明公开了一种利用上述系统的方法，具体过程为：

首先在无线电封控设备未开启下，无线电信号控制及分析评估单元控制软件定义无线信号生成及发送单元进行无线电信号发射，以及控制软件定义无线电信号采集单元进行无线电信号的采集并传输给无线电信号控制及分析评估单元；

然后开启无线电封控设备，无线电信号控制及分析评估单元再次控制软件定义无线信号生成及发送单元进行无线电信号发射，以及控制软件定义无线电信号采集单元进行无线信号采集和收集，软件定义无线电信号采集单元将采集的无线电信号传输给无线电信号控制及分析评估单元系统；

无线电信号控制及分析评估单元将软件定义无线电信号采集单元在无线电封控设备未开启和开启下采集的信号数据进行检测分析，包括分析信号的平均功率以及统计信息传输的正确bit以及误码率，从而获得在无线电封控设备未开启和开启下信号数据传输的功能和性能变化，从而对无线电封控设备的封控性能进行评估。

进一步地，信号发送时，软件定义无线信号生成及发送单元中的软件模块GNURadio生成调制信号，传输至N210型无线电平台母板进行进行信号上变频后再传输至UBX40型软件无线电平台子板，最后由UBX40型软件无线电平台子板实现数字射频信号转成模拟信号，进行无线电信号的发送；信号接收时，软件定义无线电信号采集单元中的UBX40型软件无线电平台子板进行无线电信号的采集接收，并将模拟信号转换成数字射频信号，并传输到N210型无线电平台母板，然后由N210型无线电平台母板进行信号下变频，由软件模块GNU Radio进行信号恢复，最后传输至无线电信号控制及分析评估单元进行分析；

所述信号恢复采用锁相环数字符号同步方法：数字射频信号先经过匹配滤波，然后进行插值重采样，在经过环路处理后输出数字符号，环路处理先进入定时误差检测，处理完成后再进入比例积分环路滤波，处理完成后进入重采样控制，最后又回到插值重采样，同时进入符号环路处理。

本发明的有益效果在于：

1)本发明通过软件定义实现了一种无线电通信系统，软件定义是实现无线电信号传输的全数字化信号处理，通过软件方式完成信号生成和信号恢复，即采用锁相环数字符号同步方法，进行符号时钟恢复，同时通过软件实现信号的调制解调、滤波和时序控制等。系统满足相关的无线通信协议和同步要求，可实现对无线电封控设备测试中目标物的模拟，从而实现测试结果的统一，增加测试结果的通用性。

2)本发明通过对无线电封控设备开启和未开启两种情况下，统计无线通信封控评测系统的信息传输的正确bit，以及误码率等数据，从而实现对误码率和接收功率等性能指标测试。

综上所述，本发明通过软件定义多频段无线通信封控评测系统，实现对无线电封控设备封控效果的性能指标的测试，可更精准评测封控设备的封控效果，同时还可以使得评测结果的通用性更强。

附图说明

图1为现有的封控设备评测系统示意图；

图2为本发明实施例1系统整体架构示意图；

图3为本发明实施例1中软件定义无线信号生成及发送单元和软件定义无线电信号采集单元的具体示意图；

图4为本发明实施例1中系统信号处理的过程示意图；

图5为本发明实施例2中锁相环数字符号同步方法的过程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

实施例1

本实施例提供一种软件定义多频段无线通信封控测评系统，如图2所示，包括软件定义无线信号生成及发送单元、软件定义无线电信号采集单元，以及无线电信号控制及分析评估单元；

软件定义无线信号生成及发送单元用于在无线电信号控制及分析评估单元的控制下进行无线电信号发射，软件定义无线电信号采集单元用于在无线电信号控制及分析评估单元的控制下进行无线电信号的采集并传输给无线电信号控制及分析评估单元进行分析；

无线电信号控制及分析评估单元用于将软件定义无线电信号采集单元在无线电封控设备未开启和开启下采集的信号数据进行检测分析，通过分析无线电封控设备未开启和开启下的信号的平均功率以及信息传输的正确bit以及误码率，获得无线电封控设备未开启和开启下信号数据传输的功能和性能变化，从而对无线电封控设备的封控性能进行评估。

在本实施例中，如图3所示，软件定义无线信号生成及发送单元和软件定义无线电信号采集单元均采用软件无线电平台，所述软件无线电平台由N210型无线电平台母板和UBX40型软件无线电平台子板构成；其中，图3中的a)为软件定义无线电信号采集单元示意图，b)为软件定义无线信号生成及发送单元示意图。

如图4所示，在软件定义无线信号生成及发送单元和软件定义无线电信号采集单元中，均由软件模块GNU Radio进行信号调制和解调、时序信息处理和基带信号处理，N210无线电平台母板完成信号的上变频和下变频处理，UBX40型软件无线电平台子板实现数字信号与模拟信号转换，并进行信号接收和发送。信号发送时，软件定义无线信号生成及发送单元中的软件模块GNU Radio用于生成调制信号，传输至N210型无线电平台母板进行进行信号上变频(即将中频信号变换到数字射频信号)再传输至UBX40型软件无线电平台子板，最后由UBX40型软件无线电平台子板实现数字射频信号转成模拟信号，进行无线电信号的发送；信号接收时，软件定义无线电信号采集单元中的UBX40型软件无线电平台子板进行无线电信号的采集接收，并将模拟信号转换成数字射频信号，并传输到N210型无线电平台母板，然后由N210型无线电平台母板进行信号下变频(即将数字射频信号变换到中频信号)，由软件模块GNU Radio进行信号恢复，所述信号恢复包含信号调制和时序控制等操作，最后传输至无线电信号控制及分析评估单元进行分析。

在本实施例中，在无线电信号控制及分析评估单元控制下，软件定义无线信号生成及发送单元可生成wi-fi无线通信信号、蓝牙无线通信信号、遥控器无线通信信号、对讲机无线通信信号或无绳电话无线信号，并按调制方式进行无线电信号发射。

更具体地，在本实施例中，在无线电信号控制及分析评估单元控制下，软件定义无线信号生成及发送单元可生成频率范围为2.4GHz～2.4835GHz和5.725GHz～5.850GHz的wi-fi无线通信信号，配置调制方式，进行数据封装后，发送wi-fi数据信号，软件定义无线电信号采集单元进行wi-fi无线信号的采集，并把信号数据传输给无线电信号控制及分析评估单元。

在无线电信号控制及分析评估单元控制下，软件定义无线信号生成及发送单元可生成频率范围为26MHz～27MHz、314MHz～316MHz、433MHz～434.79MHz和779MHz～787MHz的遥控器无线通信信号，配置调制方式，进行数据封装后，发送遥控器数据信号，软件定义无线电信号采集单元进行遥控器无线信号的采集，并把信号数据传输给无线电信号控制及分析评估单元。

在无线电信号控制及分析评估单元控制下，软件定义无线信号生成及发送单元可生成频率范围为300MHz～500MHz的对讲机无线通信信号，配置调制方式，进行数据封装后，发送对讲机数据信号，软件定义无线电信号采集单元进行对讲机无线信号的采集，并把信号数据传输给无线电信号控制及分析评估单元。

在无线电信号控制及分析评估单元控制下，软件定义无线信号生成及发送单元可生成频率范围为2.4GHz～2.4835GHz的蓝牙无线通信信号，配置调制方式，进行数据封装后，发送蓝牙数据信号，软件定义无线电信号采集单元进行蓝牙无线信号的采集，并把信号数据传输给无线电信号控制及分析评估单元。

在无线电信号控制及分析评估单元控制下，软件定义无线信号生成及发送单元可生成频率范围为1900MHz～1915MHz的无绳电话无线通信信号，配置调制方式，进行数据封装后，发送对无绳电话数据信号，软件定义无线电信号采集单元进行无绳电话无线信号采集和收集，并把信号数据传输给无线电信号控制及分析评估单元。

实施例2

本实施例提供一种利用实施例1所述系统的方法，具体过程为：

首先在无线电封控设备未开启下，无线电信号控制及分析评估单元控制软件定义无线信号生成及发送单元进行无线电信号发射，以及控制软件定义无线电信号采集单元进行无线电信号的采集并传输给无线电信号控制及分析评估单元；

然后开启无线电封控设备，无线电信号控制及分析评估单元再次控制软件定义无线信号生成及发送单元进行无线电信号发射，以及控制软件定义无线电信号采集单元进行无线信号采集和收集，软件定义无线电信号采集单元将采集的无线电信号传输给无线电信号控制及分析评估单元系统；

无线电信号控制及分析评估单元将软件定义无线电信号采集单元在无线电封控设备未开启和开启下采集的信号数据进行检测分析，包括分析信号的平均功率以及统计信息传输的正确bit以及误码率，从而获得在无线电封控设备未开启和开启下信号数据传输的功能和性能变化，从而对无线电封控设备的封控性能进行评估。

具体地，无线电信号控制及分析评估单元在接收到软件定义无线电信号采集单元采集的无线电信号数据后，与软件定义无线信号生成及发送单元发送的数据进行比对分析，分析信号的平均功率，统计信息正确传输bit和数据传输误码率等信息，实现对无线电信号数据传输的功能和性能的分析，从而对无线电封控设备进行评估。

信号发送时，软件定义无线信号生成及发送单元中的软件模块GNU Radio生成调制信号，传输至N210型无线电平台母板进行进行信号上变频(即将中频信号变换到数字射频信号)再传输至UBX40型软件无线电平台子板，最后由UBX40型软件无线电平台子板实现数字射频信号转成模拟信号，进行无线电信号的发送；信号接收时，软件定义无线电信号采集单元中的UBX40型软件无线电平台子板进行无线电信号的采集接收，并将模拟信号转换成数字射频信号，并传输到N210型无线电平台母板，然后由N210型无线电平台母板进行信号下变频(即将数字射频信号变换到中频信号)，由软件模块GNU Radio进行信号恢复，所述信号恢复包含信号调制和时序控制等操作，最后传输至无线电信号控制及分析评估单元进行分析。

如图5所示，所述信号恢复采用锁相环数字符号同步方法：数字射频信号先经过匹配滤波，然后进行插值重采样，在经过环路处理后输出数字符号，环路处理先进入定时误差检测，处理完成后再进入比例积分环路滤波，处理完成后进入重采样控制，最后又回到插值重采样，同时进入符号环路处理。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种软件定义多频段无线通信封控测评系统，其特征在于，包括软件定义无线信号生成及发送单元、软件定义无线电信号采集单元，以及无线电信号控制及分析评估单元；

软件定义无线信号生成及发送单元用于在无线电信号控制及分析评估单元的控制下进行无线电信号发射，软件定义无线电信号采集单元用于在无线电信号控制及分析评估单元的控制下进行无线电信号的采集并传输给无线电信号控制及分析评估单元进行分析；

无线电信号控制及分析评估单元用于将软件定义无线电信号采集单元在无线电封控设备未开启和开启下采集的信号数据进行检测分析，通过分析无线电封控设备未开启和开启下的信号的平均功率以及信息传输的正确bit以及误码率，获得无线电封控设备未开启和开启下信号数据传输的功能和性能变化，从而对无线电封控设备的封控性能进行评估。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，软件定义无线信号生成及发送单元和软件定义无线电信号采集单元均采用软件无线电平台，所述软件无线电平台由N210型无线电平台母板和UBX40型软件无线电平台子板构成；在软件定义无线信号生成及发送单元和软件定义无线电信号采集单元中，均由软件模块GNU Radio进行信号调制和解调、时序信息处理和基带信号处理，由N210无线电平台母板完成信号的上变频和下变频处理，以及由UBX40型软件无线电平台子板实现数字信号与模拟信号转换，并进行信号接收和发送。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在无线电信号控制及分析评估单元控制下，软件定义无线信号生成及发送单元可生成wi-fi无线通信信号、蓝牙无线通信信号、遥控器无线通信信号、对讲机无线通信信号或无绳电话无线信号，并按调制方式进行无线电信号发射。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在无线电信号控制及分析评估单元控制下，软件定义无线信号生成及发送单元可生成频率范围为2.4GHz～2.4835GHz和5.725GHz～5.850GHz的wi-fi无线通信信号，配置调制方式，进行数据封装后，发送wi-fi数据信号，软件定义无线电信号采集单元进行wi-fi无线信号的采集，并把信号数据传输给无线电信号控制及分析评估单元。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在无线电信号控制及分析评估单元控制下，软件定义无线信号生成及发送单元可生成频率范围为26MHz～27MHz、314MHz～316MHz、433MHz～434.79MHz和779MHz～787MHz的遥控器无线通信信号，配置调制方式，进行数据封装后，发送遥控器数据信号，软件定义无线电信号采集单元进行遥控器无线信号的采集，并把信号数据传输给无线电信号控制及分析评估单元。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在无线电信号控制及分析评估单元控制下，软件定义无线信号生成及发送单元可生成频率范围为300MHz～500MHz的对讲机无线通信信号，配置调制方式，进行数据封装后，发送对讲机数据信号，软件定义无线电信号采集单元进行对讲机无线信号的采集，并把信号数据传输给无线电信号控制及分析评估单元。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在无线电信号控制及分析评估单元控制下，软件定义无线信号生成及发送单元可生成频率范围为2.4GHz～2.4835GHz的蓝牙无线通信信号，配置调制方式，进行数据封装后，发送蓝牙数据信号，软件定义无线电信号采集单元进行蓝牙无线信号的采集，并把信号数据传输给无线电信号控制及分析评估单元。

8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在无线电信号控制及分析评估单元控制下，软件定义无线信号生成及发送单元可生成频率范围为1900MHz～1915MHz的无绳电话无线通信信号，配置调制方式，进行数据封装后，发送对无绳电话数据信号，软件定义无线电信号采集单元进行无绳电话无线信号采集和收集，并把信号数据传输给无线电信号控制及分析评估单元。

9.一种利用权利要求1-8任一所述系统的方法，其特征在于，具体过程为：

首先在无线电封控设备未开启下，无线电信号控制及分析评估单元控制软件定义无线信号生成及发送单元进行无线电信号发射，以及控制软件定义无线电信号采集单元进行无线电信号的采集并传输给无线电信号控制及分析评估单元；

然后开启无线电封控设备，无线电信号控制及分析评估单元再次控制软件定义无线信号生成及发送单元进行无线电信号发射，以及控制软件定义无线电信号采集单元进行无线信号采集和收集，软件定义无线电信号采集单元将采集的无线电信号传输给无线电信号控制及分析评估单元系统；

无线电信号控制及分析评估单元将软件定义无线电信号采集单元在无线电封控设备未开启和开启下采集的信号数据进行检测分析，包括分析信号的平均功率以及统计信息传输的正确bit以及误码率，从而获得在无线电封控设备未开启和开启下信号数据传输的功能和性能变化，从而对无线电封控设备的封控性能进行评估。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，信号发送时，软件定义无线信号生成及发送单元中的软件模块GNU Radio生成调制信号，传输至N210型无线电平台母板进行进行信号上变频后再传输至UBX40型软件无线电平台子板，最后由UBX40型软件无线电平台子板实现数字射频信号转成模拟信号，进行无线电信号的发送；信号接收时，软件定义无线电信号采集单元中的UBX40型软件无线电平台子板进行无线电信号的采集接收，并将模拟信号转换成数字射频信号，并传输到N210型无线电平台母板，然后由N210型无线电平台母板进行信号下变频，由软件模块GNU Radio进行信号恢复，最后传输至无线电信号控制及分析评估单元进行分析；

所述信号恢复采用锁相环数字符号同步方法：数字射频信号先经过匹配滤波，然后进行插值重采样，在经过环路处理后输出数字符号，环路处理先进入定时误差检测，处理完成后再进入比例积分环路滤波，处理完成后进入重采样控制，最后又回到插值重采样，同时进入符号环路处理。

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