CN116208291B - 一种5g信号屏蔽方法、系统及设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种5G信号屏蔽方法、系统及设备，方法包括：向目标终端发射带有小区接入禁止信令及同频切换禁止信令的SSB诱导信号，使得目标终端在接收所述SSB诱导信号后切换至异频载波状态。系统及设备用于执行上述方法。本公开原理上采用诱导式干扰的方式，能以极低的实现复杂度、极低的信号发射功率，快速实现对目标终端的5G信号屏蔽，具有可实施性高、干扰效率高、干扰能耗低的优点。

Description

一种5G信号屏蔽方法、系统及设备

技术领域

本公开涉及5G信号处理的技术领域，具体涉及一种5G信号屏蔽方法、系统及设备。

背景技术

手机信号屏蔽器主要是通过发射无线通信信号来实现对原有通信系统进行干扰或屏蔽，导致手机无法与现有的基站进行正常通信。作为一种特殊应用设备，手机信号屏蔽器主要用在各类考场、学校、加油站等，这些严令禁止手机通信的场所。

传统的手机屏蔽器是通过发射白噪声、伪导频序列等信号去干扰原手机的接收信号，使其接收的SINR低于解调门限导致无法正确接收基站的数据，这种屏蔽方法往往需要比基站高出10倍以上的发射功率，使得手机接收的SINR在-10dB以下才能取得相对理想的效果，能效比相对较低。

特别是对5G通信系统来说，由于信号带宽比较宽，并且加入了多天线波束赋形等空间信号处理技术，使得5G的抗干扰能力异常强大，如果照搬常规的屏蔽方法，代价是消耗极高的发射功率以及极高的系统实现复杂度，整体可行性不高。

经检索，【CN 112187694】公开了一种基于DMRS的手机终端信号屏蔽方法及系统，其通过解调5G基站的SSB信号，获取周围5G基站的小区信息后，构造5G的PBCH-DMRS信号来实现对手机干扰，导致手机无法正常获取周围基站的MIB信息，迫使手机最终无法进行5G服务。

【CN 111817814】公开了一种基于SSB的5G NR信号屏蔽方法及系统，其通过解调5G基站的SSB信号，获取周围5G基站的小区同步信息后，在原来频段上构造一个完整的SSB信号，并且该SSB信号在时域位置相较原始采集的SSB信号相差若干个OFDM符号，以此来实现对手机干扰，导致手机无法正常获取周围基站的MIB信息，迫使手机最终无法进行5G服务。

上述两个专利的技术方案，原理上采用的干扰信号的方法均是通过破坏5G手机的下行同步，以实现对手机的5G信号屏蔽，然而实际应用中，现有5G手机技术上具有多天线信号处理能力，抗干扰能力异常强大，导致这种干扰功率往往需要比原来5G基站发射信号高出若干dB才能对其造成有效的干扰，整体干扰效率较低、干扰能耗高。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本公开目的在于提供一种5G信号屏蔽方法、系统及设备。本公开原理上采用诱导式干扰的方式，能以极低的实现复杂度、极低的信号发射功率，快速实现对目标终端的5G信号屏蔽，具有可实施性高、干扰效率高、干扰能耗低的优点。

本公开所述的一种5G信号屏蔽方法，应用于按规定禁止无线通信的场景中，包括以下步骤：

S01、获取周围基站的MIB信息；

S02、分别将所得MIB信息中的小区接入禁止使能字段和同频切换使能字段修改至小区接入禁止及同频切换禁止状态，并基于修改字段后的MIB信息生成SSB时域信号；

S03、将所得SSB时域信号转化为SSB诱导信号并发射至目标终端，使得目标终端在接收所述SSB诱导信号后切换至异频载波状态。

优选地，步骤S01包括：

对空口5G信号进行扫频，解调周围基站的SSB信号，获取周围基站的小区ID信息，并取得周围基站的无线帧同步脉冲，以及获取到周围基站的MIB信息；

优选地，步骤S02中，基于修改字段后的MIB信息生成SSB时域信号具体为：

修改原来的MIB信息的小区接入禁止使能字段和同频切换使能字段，并根据修改字段后的MIB信息，按照协议规定的最大SSB突发数量生成N组SSB时域信号并存储。

优选地，步骤S03包括：

根据扫频时输出的10ms帧同步信号构造本地的数据读取同步信号，并根据当前频点下的SSB格式，在协议规定的位置上依次进行数据读取，构造出特定采样率的SSB时域信号；

将所得SSB时域信号通过上变频，并将其转化为射频模拟信号后进行射频功率放大后发射，形成电磁波形式的SSB诱导信号。

优选地，根据扫频解调所得SSB信号的最强SSB功率数值，结合需要的屏蔽距离指标，计算获得发射功率值，并以所得发射功率值发射所述SSB诱导信号。

优选地，所述5G信号屏蔽方法还包括：

S04、周期性对周围基站进行扫频，并输出同步脉冲进行同步脉冲信号校准，使得SSB诱导信号与周围基站实现无线帧同步。

本公开的一种5G信号屏蔽系统，应用于按规定禁止无线通信的场景中，包括：

扫频模块，其用于扫频获取周围基站的MIB信息；

处理模块，其用于分别将所得MIB信息中的小区接入禁止使能字段和同频切换使能字段修改至小区接入禁止及同频切换禁止状态，并基于修改字段后的MIB信息生成SSB时域信号；

变频及射频发射模块，其用于将所得SSB时域信号转化为SSB诱导信号并发射至目标终端。

本公开的一种计算机设备，包括信号连接的处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载时执行如上所述5G信号屏蔽方法。

本公开的一种计算机可读存储介质，其上存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序被处理器加载时执行如上所述5G信号屏蔽方法。

本公开所述的一种5G信号屏蔽方法、系统及设备，其优点在于，本公开通过构造一个完整的SSB诱导信号，所构造的SSB诱导信号具有明显的特点，即PBCH所携带的MIB信令是预先设定的小区接入禁止信令和同频切换禁止信令，手机等目标终端在接收到该SSB诱导信号后从5G基站服务切换至异频载波状态，导致其无法在该载波上进行5G服务，实现对目标终端的5G信号屏蔽。

本公开区别于现有技术中通过发射干扰信号破坏5G终端下行同步的原理，采用诱导式干扰的方式，通过发射带有特定禁止接入信令的SSB诱导信号实现对目标终端的5G信号屏蔽，由于无需发射比原来5G基站发射信号高出若干分贝的干扰信号，能以极低的实现复杂度、极低的信号发射功率，快速实现对目标终端的5G信号屏蔽，具有可实施性高、干扰效率高、干扰能耗低的优点。

附图说明

图1是本实施例所述一种5G信号屏蔽方法的步骤流程图；

图2是本实施例所述一种5G信号屏蔽系统的结构框图；

图3是本实施例所述计算机设备的结构示意图。

附图标记说明：101-处理器，102-存储器。

具体实施方式

如图1所示，本公开所述的一种5G信号屏蔽方法，应用于按规定禁止无线通信的场景中，所述按规定禁止无线通信的场景具体是指遵照国家相关法律法规，禁止手机通信的各类考场、学校、加油站等，所述5G信号屏蔽方法包括：向目标终端发射带有小区接入禁止信令及同频切换禁止信令的SSB（Synchronization Signal/PBCH block，同步信号与物理广播信道资源块）诱导信号，令目标终端在接收SSB诱导信号后切换至异频载波状态，

以图2所示的5G信号屏蔽系统为例（本实施例不对模块的具体选用进行限定，各模块可采用具有相同或相近功能的其他部件替代），其具体包括如下步骤：

S01、首先利用扫频模块，可以为5G扫频仪或者是FPGA（Field Programmable GateArray，现场可编程逻辑门阵列）的解调器完成对空口5G信号的扫频，对周围基站的SSB信号进行解调，获取周围基站的小区ID信息，并取得与周围基站的无线帧同步脉冲。

以目前国内常见的2565MHz，100MHz带宽的5G信号为例，最终扫频定位到中心频点为2565MHz，并且CPU（Central Processing Unit，中央处理器）通过解调SSB信号获取到周围基站的24比特的MIB（master information block，主系统信息块）信息。

S02、CPU对上述扫频模块捕获得到的周围基站的MIB信息进行修改，具体仅需对MIB信息的以下两个参数进行修改，分别为小区接入禁止使能字段（cellBarred）和同频切换使能字段（intraFreqReselection），将上述两个字段修改至小区接入禁止及同频切换禁止状态，修改前后的MIB信息具体配置如下表所示：

	周围基站修改前MIB配置	周围基站修改后MIB配置
			systemFrameNumber	0	0
subCarrierSpacingCommon	scs30	scs30
			ssb-SubcarrierOffset	6	6
dmrs-TypeA-Position	pos2	pos2
			pdcch-ConfigSIB1	160	160
cellBarred	notBarred	barred
			intraFreqReselection	allowed	notAllowed

CPU基于修改后的MIB信息，按照协议规定的最大SSB突发数量离线生成N组SSB时域信号，并将N组SSB时域信号写入到FPGA的RAM（Random Access Memory，随机存取存储器）中，具体如下：

CPU根据SSB的不同Kssb值、小区ID值、SSB index计算PBCH（Physical BroadcastChannel，物理广播信道）的时域信号，并且存取到FPGA的RAM中。

其中，每个SSB index包括4个OFDM（Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，正交频分复用）符号，共1024个IQ时域数据样点。对于FR 1系统来说，最大支持8个连续的突发块，即SSB index取值0到7，按最大8个SSB进行存储，一个5G载波共需要存取1024*8=8192个时域数据样点。CPU 将生成的8192点时域数据通过本地接口写入到FPGA的Block RAM中进行存储。

S03、FPGA将上述RAM中的SSB时域信号通过上变频，并将其发送到射频收发器transceiver。具体如下：

FPGA根据扫频模块输出的10ms帧同步信号构造本地的数据读取同步信号，并根据当前频点2565 MHz下的SSB格式Case C，在协议规定的位置上依次对上述预存SSB时域数据的Block RAM进行读取，构造出采样率为7.68 Msps（SSB子载波间隔30 KHz）或采样率为3.84 Msps（SSB子载波间隔15 KHz）的SSB时域信号。最后，在FPGA中进行数字上变频，将采样率为7.68 Msps或3.84 Msps的信号通过升采样到122.88 Msps，并通过JESD接口发送到射频收发转换器transceiver芯片中。

射频收发转换器transceiver芯片将上述SSB时域信号转化为射频模拟信号，并经过后端射频功率放大器模块，最终从发射天线发送到空中，形成SSB诱导电磁波信号。

具体的，transceiver通常指专用芯片，实现将采样率为122.88Msps的基带IQ信号经过DAC数模变换后得到模拟基带，最后经过射频变频后得到射频模拟信号。射频功率放大模块主要是将该射频信号进行功率放大，并通过无源天线发射到空中的形成屏蔽电磁波。

更进一步的，为了节省发射功率，可以根据前述扫频模块扫频解调所得SSB信号的最强SSB功率数值，结合需要的屏蔽距离指标，计算获得发射功率值。如扫频仪对SSB检测得到的RSRP为-90dBm，需要屏蔽距离为200m，其折算到路损假定为100dB，预设10dB的系统余量，则屏蔽系统的发射功率可设定为-90+100+10=20 dBm。

根据所得发射功率值调整transceiver发射所述SSB诱导信号的发射增益，保证最终发出来的信号在预设的屏蔽距离内可以实现对目标终端进行有效的屏蔽前提下，尽可能地降低发射功率，达到节能降功耗的目的。

作为优选的，为了与周围基站的无线帧保持长期同步状态，参考前述S01步骤，系统可定期启动扫频模块对周围基站进行扫频，并输出对应的同步脉冲来校准FPGA本地维护的同步脉冲信号，以保证FPGA发出的屏蔽信号与周围基站实现无线帧同步。

本公开通过构造一个完整的SSB诱导信号，所构造的SSB诱导信号具有明显的特点，即PBCH所携带的MIB信令是预先设定的小区接入禁止信令和同频切换禁止信令，手机等目标终端在接收到该SSB诱导信号后从5G基站服务切换至异频载波状态，导致其无法在该载波上进行5G服务，实现对目标终端的5G信号屏蔽。

本公开区别于现有技术中通过发射干扰信号破坏5G终端下行同步的原理，采用诱导式干扰的方式，通过发射带有特定禁止信令的SSB诱导信号实现对目标终端的5G信号屏蔽，由于无需发射比原来5G基站发射信号高出若干分贝的干扰信号，能以极低的实现复杂度、极低的信号发射功率，快速实现对目标终端的5G信号屏蔽，具有可实施性高、干扰效率高、干扰能耗低的优点。

本实施例的一种5G信号屏蔽系统，包括：

扫频模块，其用于扫频获取周围基站的MIB信息；

处理模块，其用于分别将所得MIB信息中的小区接入禁止使能字段和同频切换使能字段修改至小区接入禁止及同频切换禁止状态，并基于修改字段后的MIB信息生成SSB时域信号；

变频及射频发射模块，其用于将所得SSB时域信号转化为SSB诱导信号并发射至目标终端。

本实施例的5G信号屏蔽系统与上述的方法实施例基于相同的发明构思，可参照上文关于方法实施例的描述进行理解，在此不再赘述。

如图3所示，本实施例还提供了一种计算机设备，包括通过总线信号连接的处理器101和存储器102，所述存储器102中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器101加载时执行如上所述5G信号屏蔽方法。存储器102可用于存储软件程序以及模块，处理器101通过运行存储在存储器102的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用。存储器102可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据所述设备的使用所创建的数据等。此外，存储器102可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地，存储器102还可以包括存储器控制器，以提供处理器101对存储器102的访问。

本公开实施例所提供的方法实施例可以在计算机终端、服务器或者类似的运算装置中执行，即上述计算机设备可以包括计算机终端、服务器或者类似的运算装置。该计算机设备的内部结构可包括但不限于：处理器、网络接口及存储器。其中，计算机设备内的处理器、网络接口及存储器可通过总线或其他方式连接。

其中，处理器101(或称CPU(CentralProcessingUnit，中央处理器))是计算机设备的计算核心以及控制核心。网络接口可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI、移动通信接口等)。存储器102(Memory)是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的存储器102可以是高速RAM存储设备，也可以是非不稳定的存储设备(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储设备；可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器101的存储装置。存储器102提供存储空间，该存储空间存储了电子设备的操作系统，可包括但不限于：Windows系统(一种操作系统)，Linux(一种操作系统)，Android(安卓，一种移动操作系统)系统、IOS(一种移动操作系统)系统等等，本公开对此并不作限定；并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器101加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。在本说明书实施例中，处理器101加载并执行存储器102中存放的一条或一条以上指令，以实现上述方法实施例所述5G信号屏蔽方法。

本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序被处理器101加载时执行如上所述5G信号屏蔽方法。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本公开实施例的方法。

根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质。例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本公开权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种5G信号屏蔽方法，应用于按规定禁止无线通信的场景中，其特征在于，包括以下步骤：

S01、对空口5G信号进行扫频，解调周围基站的SSB信号，获取周围基站的小区ID信息，并取得周围基站的无线帧同步脉冲，以及获取到周围基站的MIB信息；

S02、分别将所得MIB信息中的小区接入禁止使能字段和同频切换使能字段修改至小区接入禁止及同频切换禁止状态，基于修改字段后的MIB信息，按照协议规定的最大SSB突发数量生成N组SSB时域信号并存储；

S03、根据扫频时输出的10ms帧同步信号构造本地的数据读取同步信号，并根据当前频点下的SSB格式，在协议规定的位置上依次进行数据读取，构造出特定采样率的SSB时域信号；

将所得SSB时域信号通过上变频，并将其转化为射频模拟信号后进行射频功率放大后发射，形成电磁波形式的SSB诱导信号发射至目标终端，使得目标终端在接收所述SSB诱导信号后切换至异频载波状态。

2.根据权利要求1所述5G信号屏蔽方法，其特征在于，根据扫频解调所得SSB信号的最强SSB功率数值，结合需要的屏蔽距离指标，计算获得发射功率值，并以所得发射功率值发射所述SSB诱导信号，具体为：

发射功率值=SSB信号的参考信号接收功率+需要屏蔽距离折算的路径损耗+预设的系统余量。

3.根据权利要求1所述5G信号屏蔽方法，其特征在于，还包括：

S04、周期性对周围基站进行扫频，并输出同步脉冲进行同步脉冲信号校准，使得SSB诱导信号与周围基站实现无线帧同步。

4.一种5G信号屏蔽系统，应用于按规定禁止无线通信的场景中，其特征在于，包括：

扫频模块，其用于对空口5G信号进行扫频，解调周围基站的SSB信号，获取周围基站的小区ID信息，并取得周围基站的无线帧同步脉冲，以及获取到周围基站的MIB信息；

处理模块，其用于分别将所得MIB信息中的小区接入禁止使能字段和同频切换使能字段修改至小区接入禁止及同频切换禁止状态，基于修改字段后的MIB信息，按照协议规定的最大SSB突发数量生成N组SSB时域信号并存储；

变频及射频发射模块，其用于根据扫频时输出的10ms帧同步信号构造本地的数据读取同步信号，并根据当前频点下的SSB格式，在协议规定的位置上依次进行数据读取，构造出特定采样率的SSB时域信号；

将所得SSB时域信号通过上变频，并将其转化为射频模拟信号后进行射频功率放大后发射，形成电磁波形式的SSB诱导信号发射至目标终端。

5.一种计算机设备，包括信号连接的处理器和存储器，其特征在于，所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载时执行如权利要求1-3任一项所述5G信号屏蔽方法。

6.一种计算机可读存储介质，其上存储有至少一条指令或至少一段程序，其特征在于，所述至少一条指令或所述至少一段程序被处理器加载时执行如权利要求1-3任一项所述5G信号屏蔽方法。