CN116886235A - 一种lte下行信号转发式干扰系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LTE下行信号转发式干扰系统，所述干扰系统包括：接收天线、发射天线组、扫频处理模块、射频处理及方法模块和信号处理模块，其中，所述信号处理模块包括FPGA处理单元、ADC处理单元、DSP处理单元、DRFM单元和DAC处理单元。本发明干扰系统通过侦察转发的方式，只需在特定时隙产生转发部分频点的基站下行信号，大幅降低了干扰所需的频谱资源要求；并且通过实时侦察、干扰的分配处理策略，动态采集和存储可干扰波形信息，可根据基站信号的变化，适时调整时间策略和转发时隙，从而适应不同地区的差异化侦察干扰。
Description
技术领域
本发明属于通信信号干扰技术领域，尤其涉及一种LTE下行信号转发式干扰系统。
背景技术
LTE下行信号转发式干扰技术主要是针对4G LTE下行信号进行转发式干扰的技术。LTE包括TD-LTE和LTE FDD，其中LTE采用上下行分频段方式进行通信，TD-LTE采用上下行同频段方式进行通信。
转发式干扰目前已有较为成熟的技术架构，常应用于雷达干扰等技术领域。而，在移动通信对抗领域，由于移动通信信号在空间中持续信号长、通信频率相对固定，因而很少使用转发式干扰来实施干扰。通常采用的是先验知识的侦察来获取移动通信频谱分布，采用DDS方式直接生成重复扫描的宽带干扰信号，对信号实施干扰。传统的干扰方式，在对GSM、WCDMA等信号的干扰方面取得了不错的效果，但随着LTE通信制式的发布，这种看似频率覆盖的压制干扰方式却并不能取得很好的干扰效果。由于LTE采用的是OFDM调制，将有用资源块非均匀地分布在20MHz的宽带信号内并可以按照不同的时隙分配调度上行、下行策略，使得宽带扫频干扰绝大部分功率和时间浪费在无用频点上，同时LTE独特的载波融合处理技术，又提升了其通信频率资源的调度广度，因而基于功率压制式宽带扫频干扰技术在对LTE系统的干扰能力大幅下降。
现有针对LTE手机的干扰方法包括宽带压制干扰、导频压制干扰等。其中，宽带压制干扰方法，对LTE系统的全频段、全时段进行覆盖，干扰效能较低，存在大量的能量浪费。导频压制干扰方式，通过导频侦察的方式，侦察算法简单、技术难度小。针对导频压制干扰可以取得一定的效果，但现在LTE基站通常采用非固定导频的架构，该种干扰方式仅能在部分频点取得效果，无法满足空间的普遍适用性，应用面较窄。
发明内容
本发明的目的在于：为了克服现有技术问题，公开了一种LTE下行信号转发式干扰系统，本发明干扰系统通过侦察转发的方式，只需在特定时隙产生转发部分频点的基站下行信号，大幅降低了干扰所需的频谱资源要求；并且通过实时侦察、干扰的分配处理策略，动态采集和存储可干扰波形信息，可根据基站信号的变化，适时调整时间策略和转发时隙，从而适应不同地区的差异化侦察干扰。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种LTE下行信号转发式干扰系统，所述干扰系统包括：接收天线、发射天线组、扫频处理模块、射频处理及方法模块和信号处理模块，其中，所述信号处理模块包括FPGA处理单元、ADC处理单元、DSP处理单元、DRFM单元和DAC处理单元；
所述FPGA处理单元产生控制信号，完成接收天线与扫频处理模块连接；
所述扫频处理模块按每个频段持续T1的时间等间隔，将接收的不同频段信号下变频至同一中频信号IF1，并发送至ADC处理单元；
所述ADC处理单元将采集的中频信号IF1进行数字化，转换为IQ1信号并发送至FPGA处理单元；
所述FPGA处理单元对IQ1信号进行抽取、数字DDC和窄带滤波，并通过相关峰检测算法检测PSS信号，对找到PSS信号的数据段进行SSS信号检测、解CP，获取源配置信息Dt1，并将源配置信息Dt1送至DSP做算法处理；
所述DSP处理单元基于源配置信息Dt1构造该载波关于频率块和时间块资源配置的二维矩阵R1；并通过对该频段信息的若干次检测处理，构造每个载波频段上关于特殊子帧在时间、频率、时刻属性的三维矩阵R2，并利用三维矩阵R2构建窄带数字滤波器组L1，滤除所有非特殊子帧的子载波，并按照上述过程依次搜索各频段的下行频率信息，获取所有载波下的三维资源配置矩阵Rn，构造该载波对应的窄带数字滤波器组Ln；
且后续经扫频处理模块输入的信号数据经ADC处理单元和FPGA处理单元完成数字化和滤波后直接送入窄带数字滤波器组Ln处理，并由FPGA处理单元对处理后数据完成分类和标记的送入DRFM单元进行存储；
进行转发干扰时，FPGA处理单元基于时间和频率要求信息，适时调用DRFM单元中存储的不同波形文件，经过DAC分别生成不同载波频率的基带转发干扰信号发送至射频处理及放大模块；
所述射频处理及放大模块对接收信号进行处理后，通过发射天线组实现目标干扰。
根据一个优选的实施方式，三维矩阵R2具体构建方法包括：DSP处理单元基于源配置信息Dt1完成各频带的空口信息解析后，获取DwPTS、GP、UpPTS、PSS、SSS的资源块的频率和时间信息，构造关于频率、时间和时刻属性的三维矩阵。
根据一个优选的实施方式，所述FPGA单元包括FPGA1芯片和FPGA2芯片。
根据一个优选的实施方式，所述信号处理模块分为侦查信号处理板和干扰信号处理板，ADC处理单元、DSP处理单元和FPGA1芯片集成于所述侦查信号处理板之上；FPGA2芯片、DRFM单元和DAC处理单元集成于所述干扰信号处理板之上。
根据一个优选的实施方式，IQ1信号发送至FPGA处理单元中FPGA1芯片，由FPGA1芯片对IQ1信号进行抽取、数字DDC和窄带滤波，并通过相关峰检测算法检测PSS信号，对找到PSS信号的数据段进行SSS信号检测、解CP，获取源配置信息Dt1，并将源配置信息Dt1送至DSP做算法处理。
根据一个优选的实施方式，FPGA处理单元中FPGA1芯片对窄带数字滤波器组Ln处理后的基带IQ数据IQ2送至FPGA2芯片，由所述FPGA2芯片进行分类和标记获得数据IQ3，并将相应处理数据IQ3送入DRFM单元进行存储。
根据一个优选的实施方式，进行转发干扰时，FPGA1芯片基于对IQ1信号的采集分析结果，生成多频带转发干扰的时隙控制信号，并通过SPI口将对应的频率和时间信息发送至FPGA2芯片；PGA2芯片按FPGA1芯片提供的时间和频率要求信息，适时调用DRFM单元中存储的不同波形文件。
根据一个优选的实施方式，所述时隙控制信号中发射时隙与关闭时隙，基于PSS检测结果获得；在基站下行信号发射的每一帧前5个符号位开启发射时隙，在每一帧结束后5个符号位开启关闭时隙。
根据一个优选的实施方式，所述干扰系统还包括切换开关，切换开关为单刀双掷的射频切换开关，固定端连接收发天线，执行侦察操作时，切换开关RF2连接至扫频处理模块；当执行干扰时，切换开关断开RF2与扫频处理模块的连接；所述切换开关的切换信号IO1由FPGA处理单元中FPGA1芯片的IO口给出。
根据一个优选的实施方式，所述接收天线为全向天线，所述发射天线组为全向天线或定向天线，且所述接收天线和发射天线组工作频率覆盖LTE的工作频段。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
本发明的有益效果：
通过本发明LTE下行信号转发式干扰系统，可提高对于LTE接收机的干扰准确性；可降低对其他频率资源的干扰，对电磁环境影响更小；提高了干扰机的频率资源利用率；降低了LTE干扰机的系统功耗；提高了LTE干扰机的干扰距离。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图；
图2是本发明系统工作原理示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明要指出的是，本发明中，如未特别写出具体涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等，则本发明涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等均为本领域技术人员在现有技术的基础上，可以不经过创造性劳动可以得知的。
实施例
参考图1所示，图中示出了一种LTE下行信号转发式干扰系统的架构示意图。本发明LTE下行信号转发式干扰系统采用收发一体的硬件架构。
本实施例LTE下行信号转发式干扰系统包括：接收天线、发射天线组、切换开关、扫频处理模块、射频处理及方法模块和信号处理模块。
其中，所述信号处理模块包括FPGA1芯片、FPGA2芯片、ADC处理单元、DSP处理单元、DRFM单元和DAC处理单元。且所述信号处理模块分为侦查信号处理板和干扰信号处理板，ADC处理单元、DSP处理单元和FPGA1芯片集成于所述侦查信号处理板之上；FPGA2芯片、DRFM单元和DAC处理单元集成于所述干扰信号处理板之上。
接收天线采用全向天线，发射天线组一般是全向天线或定向天线，工作频率覆盖LTE的工作频段。切换开关为单刀双掷的射频切换开关，固定端连接收发天线，切换端可在接收链路和开路进行切换，切换信号IO1由侦察信号处理板FPGA的IO口给出。切换开关可以控制天线连接，执行侦察操作时，射频信号RF2连接至扫频处理模块；当执行干扰时，切换开关断开RF2与扫频处理模块的连接。侦察信号处理板至少由FPGA1、DSP和1个ADC组成，干扰信号处理板至少由FPGA2、DRFM和8个DAC组成。
扫频处理模块为二次混频架构的扫频处理接收机，射频频率覆盖800MHz-2700MHz，中频带宽为80MHz。
基于上述机构，参考图1和图2所示，本发明干扰系统通过如下流程实现目标干扰：
1、FPGA1产生IO1信号，调整切换开关的连接状态，将RF2连接至扫频处理模块，RF3断开。
2、FPGA1产生IO3信号，调整扫频处理模块的工作频率，按每个频段持续T1的时间等间隔将不同频段信号下变频至同一中频信号IF1。
3、ADC将采集到的IF1信号进行数字化，转换为IQ1信号送至FPGA1。
4、FPGA1对IQ1信号进行抽取、数字DDC并完成窄带滤波，通过相关峰检测算法检测PSS信号。
5、对找到PSS信号的IQ数据段进行SSS信号检测、解CP，获取源配置信息Dt1。
6、FPGA1将Dt1送至DSP做算法处理，构造该载波关于频率块和时间块资源配置的二维矩阵R1。
7、通过对该频段信息的多次检测处理，构造资源配置三维矩阵R2。
三维矩阵R2具体构建方法包括：DSP处理单元基于源配置信息Dt1完成各频带的空口信息解析后，获取DwPTS、GP、UpPTS、PSS、SSS的资源块的频率和时间信息，构造关于频率、时间和时刻属性的三维矩阵。
8、利用三维矩阵R2构建窄带数字滤波器组L1，滤除所有非特殊子帧的子载波。
9、搜索其他LTE的下行频率信息，并通过上述算法获取所有载波下的三维资源配置矩阵Rn，构造该载波对应的窄带数字滤波器组Ln。
10、后续信号进入后，无需开展PSS、SSS等复杂计算，信号完成数字化和滤波后直接送入Ln，将完成后的基带IQ数据IQ2送至FPGA2，FPGA2完成分类和标记后的IQ3送入DRFM模块进行存储。
11、转发干扰时，FPGA1通过SPI口将对应的频率和时间信息发送至FPGA2。
具体地，进行转发干扰时，FPGA1芯片基于对IQ1信号的采集分析结果，生成多频带转发干扰的时隙控制信号，并通过SPI口将对应的频率和时间信息发送至FPGA2芯片。
时隙控制信号中发射时隙与关闭时隙，基于PSS检测结果获得；在基站下行信号发射的每一帧前5个符号位开启发射时隙，在每一帧结束后5个符号位开启关闭时隙。且，发射时隙为高电平、关闭时隙为低电平。
12、FPGA2按FPGA1提供的时间和频率要求信息，适时调用DRFM中存储的不同波形文件，经过8个DAC分别生成不同载波频率的基带转发干扰信号。并根据时隙控制流程，重复完成LTE信号的不间断侦察干扰。
13、经射频处理及放大模块处理后，最终通过发射天线组实现目标干扰。
本发明干扰系统通过侦察转发的方式，只需在特定时隙产生转发部分频点的基站下行信号，大幅降低了干扰所需的频谱资源要求；并且通过实时侦察、干扰的分配处理策略，动态采集和存储可干扰波形信息，可根据基站信号的变化，适时调整时间策略和转发时隙，从而适应不同地区的差异化侦察干扰。
并且，通过本发明LTE下行信号转发式干扰系统，提高了对于LTE接收机的干扰准确性；降低了对其他频率资源的干扰，对电磁环境影响更小；提高了干扰机的频率资源利用率；降低了LTE干扰机的系统功耗；提高了LTE干扰机的干扰距离。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种LTE下行信号转发式干扰系统，其特征在于，所述干扰系统包括：接收天线、发射天线组、扫频处理模块、射频处理及方法模块和信号处理模块，其中，所述信号处理模块包括FPGA处理单元、ADC处理单元、DSP处理单元、DRFM单元和DAC处理单元；
所述FPGA处理单元产生控制信号，完成接收天线与扫频处理模块连接；
所述扫频处理模块按每个频段持续T1的时间等间隔，将接收的不同频段信号下变频至同一中频信号IF1，并发送至ADC处理单元；
所述ADC处理单元将采集的中频信号IF1进行数字化，转换为IQ1信号并发送至FPGA处理单元；
所述FPGA处理单元对IQ1信号进行抽取、数字DDC和窄带滤波，并通过相关峰检测算法检测PSS信号，对找到PSS信号的数据段进行SSS信号检测、解CP，获取源配置信息Dt1，并将源配置信息Dt1送至DSP做算法处理；
所述DSP处理单元基于源配置信息Dt1构造该载波关于频率块和时间块资源配置的二维矩阵R1；并通过对该频段信息的若干次检测处理，构造每个载波频段上关于特殊子帧在时间、频率、时刻属性的三维矩阵R2，并利用三维矩阵R2构建窄带数字滤波器组L1，滤除所有非特殊子帧的子载波，并按照上述过程依次搜索各频段的下行频率信息，获取所有载波下的三维资源配置矩阵Rn，构造该载波对应的窄带数字滤波器组Ln；
且后续经扫频处理模块输入的信号数据经ADC处理单元和FPGA处理单元完成数字化和滤波后直接送入窄带数字滤波器组Ln处理，并由FPGA处理单元对处理后数据完成分类和标记的送入DRFM单元进行存储；
进行转发干扰时，FPGA处理单元基于时间和频率要求信息，适时调用DRFM单元中存储的不同波形文件，经过DAC分别生成不同载波频率的基带转发干扰信号发送至射频处理及放大模块；
所述射频处理及放大模块对接收信号进行处理后，通过发射天线组实现目标干扰。
2.如权利要求1所述的LTE下行信号转发式干扰系统，其特征在于，三维矩阵R2具体构建方法包括：DSP处理单元基于源配置信息Dt1完成各频带的空口信息解析后，获取DwPTS、GP、UpPTS、PSS、SSS的资源块的频率和时间信息，构造关于频率、时间和时刻属性的三维矩阵。
3.如权利要求1所述的LTE下行信号转发式干扰系统，其特征在于，所述FPGA单元包括FPGA1芯片和FPGA2芯片。
4.如权利要求3所述的LTE下行信号转发式干扰系统，其特征在于，所述信号处理模块分为侦查信号处理板和干扰信号处理板，
ADC处理单元、DSP处理单元和FPGA1芯片集成于所述侦查信号处理板之上；
FPGA2芯片、DRFM单元和DAC处理单元集成于所述干扰信号处理板之上。
5.如权利要求3或4所述的LTE下行信号转发式干扰系统，其特征在于，IQ1信号发送至FPGA处理单元中FPGA1芯片，由FPGA1芯片对IQ1信号进行抽取、数字DDC和窄带滤波，并通过相关峰检测算法检测PSS信号，对找到PSS信号的数据段进行SSS信号检测、解CP，获取源配置信息Dt1，并将源配置信息Dt1送至DSP做算法处理。
6.如权利要求3或4所述的LTE下行信号转发式干扰系统，其特征在于，FPGA处理单元中FPGA1芯片对窄带数字滤波器组Ln处理后的基带IQ数据IQ2送至FPGA2芯片，由所述FPGA2芯片进行分类和标记获得数据IQ3，并将相应处理数据IQ3送入DRFM单元进行存储。
7.如权利要求5所述的LTE下行信号转发式干扰系统，其特征在于，进行转发干扰时，FPGA1芯片基于对IQ1信号的采集分析结果，生成多频带转发干扰的时隙控制信号，并通过SPI口将对应的频率和时间信息发送至FPGA2芯片；
PGA2芯片按FPGA1芯片提供的时间和频率要求信息，适时调用DRFM单元中存储的不同波形文件。
8.如权利要求7所述的LTE下行信号转发式干扰系统，其特征在于，所述时隙控制信号中发射时隙与关闭时隙，基于PSS检测结果获得；
在基站下行信号发射的每一帧前5个符号位开启发射时隙，在每一帧结束后5个符号位开启关闭时隙。
9.如权利要求1所述的LTE下行信号转发式干扰系统，其特征在于，所述干扰系统还包括切换开关，切换开关为单刀双掷的射频切换开关，固定端连接收发天线，
执行侦察操作时，切换开关RF2连接至扫频处理模块；当执行干扰时，切换开关断开RF2与扫频处理模块的连接；
所述切换开关的切换信号IO1由FPGA处理单元中FPGA1芯片的IO口给出。
10.如权利要求1所述的LTE下行信号转发式干扰系统，其特征在于，所述接收天线为全向天线，所述发射天线组为全向天线或定向天线，且所述接收天线和发射天线组工作频率覆盖LTE的工作频段。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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