一種降低手機信號偵測屏蔽系統誤報率的方法及系統的製作方法
2023-05-31 22:56:56 4
一種降低手機信號偵測屏蔽系統誤報率的方法及系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開的是一種降低手機信號偵測屏蔽系統誤報率的方法及系統，系統包括手機信號偵測模塊、手機信號屏蔽模塊以及控制單元，該手機信號偵測模塊和手機信號屏蔽模塊分別與所述控制單元連接；該系統降低誤報率的方法包括以下步驟：對控制器進行初始化設置；啟動手機信號偵測模塊，連續掃描各通道所偵測到的信號強度，並將偵測到的信號反饋到控制器中，控制器通過波形特徵分析，區分偵測到的強信號來源，並將處理信號反饋到手機信號屏蔽模塊；手機信號屏蔽模塊根據控制器的處理信號實現相應功能。本發明所設計的手機信號偵測屏蔽系統功能更加穩定、可靠，降低了手機信號偵測屏蔽系統誤報率。
【專利說明】一種降低手機信號偵測屏蔽系統誤報率的方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種手機信號偵測屏蔽技術，更具體地說是一種降低手機信號偵測屏蔽系統誤報率的方法及系統。
【背景技術】
[0002]雖然移動通信技術的迅猛發展為生產、生活帶來了極大的便利，但仍有類似於監獄、看守所、部隊、科研機構等單位對信息安全極為敏感。因此手機信號設備、屏蔽系統也得到較大發展，當前手機信號屏蔽設備以由結構簡單的手機信號屏蔽器發展為手機信號偵測屏蔽器。手機信號偵測屏蔽器是通過常態下檢測手機發射的上行無線電波信號強度，當手機信號偵測屏蔽器檢測到手機信號後則啟動屏蔽器對手機信號進行幹擾屏蔽。手機信號偵測屏蔽器優點在於降低了設備功耗，避免了屏蔽器長期開啟對人體的輻射傷害。
[0003]手機信號偵測屏蔽系統設備有手機信號偵測模塊和手機信號屏蔽模塊共同組成。手機信號偵測模塊通過天線接收周圍無線電波，經過帶通濾波器抑制手機上行頻段以外信號強度，而後將手機上行信號進行放大後送至檢波器。當檢波器輸出的信號強度超過設定的偵測靈敏度門限值後，設備則關閉手機信號偵測模塊，同時開啟手機信號屏蔽模塊，此時手機信號屏蔽模塊發射與基站下行信號同頻的幹擾信號手機進行屏蔽。待手機信號屏蔽模塊開啟時長超過系統設定的屏蔽時長門限後，設備關閉手機信號屏蔽模塊，同時開啟手機信號偵測模塊，設備進新一輪手機信號偵測屏蔽流程。
[0004]在上述只有單臺設備參與偵測屏蔽的情況下，手機信號偵測和屏蔽模塊交替開啟，此時設備對手機信號的偵測和屏蔽功能正常，不存在異常情況。然而，當系統中存在多臺偵測屏蔽設備時，情況就變得複雜了。因為手機信號偵測模塊依賴於進入檢波器信號的強度來判定屏蔽模塊是否開啟。而偵測模塊信號來源於濾波器的輸入，濾波器的作用是對手機信號上行頻帶以外信號進行抑制，並不能使帶外完全截止，並且手機信號屏蔽模塊所發射的無線信號強度遠高於手機上行信號強度，因此一旦系統中存在多臺設備，系統中一臺設備的信號偵測模塊將收到其它設備屏蔽模塊的幹擾，產生誤報、引起屏蔽模塊啟動。系統無法區分一個強度超過偵測靈敏度門限的信號是來源於手機還是周邊屏蔽模塊，造成系統屏蔽模塊頻繁啟動、關聯啟動、甚至無法回到到偵測模式，嚴重時將導致系統癱瘓。
[0005]如圖1所示，系統中存在A、B、C三臺手機信號偵測屏蔽設備，設備設計偵測半徑15米，此時A設備偵測範圍內有CDMA手機在使用，手機發射功率為-15dBm，CDMA手機信號偵測模塊濾波器帶外抑制30dB ;CDMA手機信號屏蔽模塊輸出功率為35dBm。那麼，根據ITU-RP.1238室內無線信號傳播模型計算可知，CDMA上行信號路徑損耗約為69.2dB,因此A、B、C三臺設備CDMA手機信號偵測靈敏度門限值設置均設置為-84.2dBm。
[0006]假設手機在A設備偵測範圍內任意位置發起呼叫，則A設備CDMA手機信號屏蔽模塊啟動。A設備CDMA屏蔽模塊發射強度為35dBm的信號，經過30米約79.6dB衰減後，到達B設備CDMA手機信號偵測模塊天線的強度則為35dBm-79.6dB=-44.6dBm,經過濾波器濾波後強度為-74.6dBm,該強度遠高於B設備CDMA手機信號偵測靈敏度門限，此時B設備開啟CDMA手機信號屏蔽模塊。同理，C設備在接收到B設備發出的屏蔽信號後亦將開啟屏蔽模塊。當A設備屏蔽時長門限超時後，B、C設備仍處於屏蔽開啟狀態，則A設備將接收到幹擾重新進入屏蔽模式。至此，系統產生多米諾效應，進入死循環狀態，陷入癱瘓、完全失控。
[0007]其中:ITU_RP.1238 室內無線信號傳播模型:L total = 20 1glOf + N 1glOd + Lf (η) — 28 (dB)
N'距離功率損耗係數，此處取典型值33dB。
[0008]/:頻率(MHZ)，C 上行去 830MHz，下行取 875MHz。
[0009]cl:基站和便攜終端之間的距離(其中d > I m)
Z/..樓層穿透損耗因子(dB)。
[0010]η:基站和便攜終端之間的樓板數，此時假設無阻擋。
[0011]對於GSM、DCS、WCDMA等頻分雙工通信系統在系統中存在的問題類似，工程中可以通過調整偵測靈敏度、屏蔽強度等方便減少上述幹擾發生。但對於TD-SCDMA、TD-LTE這類時分雙工通信系統，手機上行信號與基站下行信號處於同一頻率，在實際使用中手機信號偵測屏蔽設備間幹擾問題更為嚴重。
[0012]現有的手機信號偵測屏蔽系統，無法很好的解決多臺手機信號偵測屏蔽設備組網時，設備與設備之間的幹擾問題。導致偵測屏蔽系統自身受到幹擾，屏蔽模塊頻繁啟動，導致維護人員無法準確判斷系統告警來源，給管理工作帶來極大困難；同時，頻繁啟動屏蔽模塊所帶來了大量的電能消耗和電磁輻射，違背了手機信號偵測屏蔽系統節能、環保的建設初衷。
【發明內容】
[0013]本發明公開的是一種降低手機信號偵測屏蔽系統誤報率的方法及系統，其主要目的在於克服現有技術中存在的上述不足和缺點，降低手機信號偵測屏蔽系統的誤報率。
[0014]本發明採用的技術方案如下:
一種手機信號偵測屏蔽系統，它包括手機信號偵測模塊、手機信號屏蔽模塊以及控制單元，其中:
該手機信號偵測模塊包括:接收天線、用於抑制手機上行頻段帶外信號強度的濾波器、功率放大器、檢波器以及用於將高頻交變信號轉換為直流電壓信號的模數轉換器；
該手機信號屏蔽模塊包括:屏蔽信號發射天線、功率放大器、用於產生與基站下行頻率相同的高頻信號的壓控振蕩器以及用於產生一定頻率三角波的三角波發生器；
該手機信號偵測模塊和手機信號屏蔽模塊分別與所述控制單元連接；
所述手機信號偵測模塊設有若干個手機信號偵測通道。
[0015]更進一步，所述手機信號偵測通道包括:CDMA、GSM、DCS、WCDMA, TDSCDMA-A以及TDSCDMA-F偵測通道。
[0016]一種降低包含上述手機信號偵測屏蔽系統誤報率的方法，它包括以下步驟:
(1)對控制器進行初始化設置，設置包括了控制器自身地址碼、通信速率、手機信號偵測靈敏度門限、手機信號屏蔽時長門限、屏蔽時長以及屏蔽強度；
(2)啟動手機信號偵測模塊，連續掃描各通道所偵測到的信號強度，並將偵測到的信號反饋到控制器中，控制器通過波形特徵分析，區分偵測到的強信號來源，並將處理信號反饋到手機信號屏蔽模塊；
(3)機信號屏蔽模塊根據控制器的處理信號實現相應功能:當控制器判斷信號來源於手機時，啟動手機信號屏蔽模塊；當控制器判斷信號不是來源於手機時，退回該通道的手機信號偵測模。
[0017]更進一步，所述步驟(2)的波形特徵分析包括:GSM與DCS波形特徵分析判斷、CDMA與WCDMA波形特徵分析判斷、TDSCDMA-A與TDSCDMA-F波形特徵分析判斷，其中:
GSM與DCS波形特徵分析判斷:以0.25ms為採樣間隔，總計18個採樣點的採集方式，對模數轉換器輸出的直流信號進行採集和波形特徵分析:
(1)當18個採樣點中超過告警門限採樣點個數為O時，則判斷不啟動屏蔽模塊；
(2)當18個採樣點中超過告警門限採樣點個數大於10個時，則判斷當前信號為周邊屏蔽設備發射的屏蔽信號，判斷不啟動屏蔽模塊；
(3)當超過門限採樣點個數小於10時，並且超過門限值的採樣點最大或最小差值的絕對值小於150mv時，判定為手機信號，則判斷設備啟動屏蔽模塊；若超過門限值採樣點最大或最小差值的絕大值大於150mv時，則判斷不啟動屏蔽模塊；
TDSCDMA-A, TDSCDMA-F波形特徵分析判斷:以0.3ms為採樣間隔，總計17個採樣點的採集方式，對模數轉換器輸出的直流信號進行採集和波形特徵分析:
(1)當17個採樣點中超過告警門限採樣點個數為O時，則判斷不啟動屏蔽模塊；
(2)當17個採樣點中超過告警門限採樣點個數大於10個時，則判斷當前信號為周邊屏蔽設備發射的屏蔽信號，判斷不啟動屏蔽模塊；
(3)當超過門限採樣點個數小於10時，並且超過門限值的採樣點最大或最小差值的絕對值小於IOOmv時，判定為手機信號，此時判斷啟動屏蔽模塊；若超過門限值的採樣點最大或最小差的絕對值大於IOOmv時，判定為屏蔽器信號，判斷不啟動屏蔽模塊；
CDMA與WCDMA波形特徵分析判斷:關聯GSM、TDSCDMA-F通道對模數轉換器輸出的直流信號進行採集和波形特徵分析:
(1)當CDMA通道偵測到強信號，且GSM通道同時判斷為非屏蔽模塊信號時，則判斷啟動手機信號屏蔽模塊；
(2)當CDMA通道偵測到強信號，但GSM通道判斷為屏蔽模塊信號時，則不啟動手機信號屏蔽模塊；
(3)當WCDMA通道偵測到強信號，且TDSCDMA-F通道同時判斷為非屏蔽模塊信號時，則啟動手機信號屏蔽模塊；
(4)當WCDMA通道偵測到強信號，但TDSCDMA-F通道判斷為屏蔽模塊信號時，則不啟動手機信號屏蔽模塊。
[0018]通過上述對本發明的描述可知，和現有技術相比，本發明的優點在於:本系統的偵測、屏蔽功能流程均有獨立完成，無需藉助上位機軟體平臺進行判定；系統不依賴於通信總線，系統在通信鏈路異常情況下，仍可獨立完成手機信號的偵測、屏蔽功能；本系統所設計的手機信號偵測屏蔽系統功能更加穩定、可靠。設備偵測到強度超過門限的手機信號時，則立即啟動屏蔽模塊，這個過程僅需幾ms，可在手機進入功率控制模式前及時中斷非法通話，安全性更高。【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是【背景技術】的系統結構示意圖。
[0020]圖2是本發明的結構示意框圖。
【具體實施方式】
[0021 ] 下面參照附圖來進一步地說明本發明【具體實施方式】。
[0022]一種手機信號偵測屏蔽系統，它包括手機信號偵測模塊、手機信號屏蔽模塊以及控制單元；其中
該手機信號偵測模塊包括:接收天線、用於抑制手機上行頻段帶外信號強度的濾波器、功率放大器、檢波器以及用於將高頻交變信號轉換為直流電壓信號的模數轉換器；
該手機信號屏蔽模塊包括:屏蔽信號發射天線、功率放大器、用於產生與基站下行頻率相同的高頻信號的壓控振蕩器以及用於產生一定頻率三角波的三角波發生器；
該手機信號偵測模塊和手機信號屏蔽模塊分別與所述控制單元連接；
所述手機信號偵測模塊設有若干個手機信號偵測通道。
[0023]如圖2所示，一種降低包含上述手機信號偵測屏蔽系統誤報率的方法，它包括以下步驟:
(1)對控制器進行初始化設置，設置包括了控制器自身地址碼、通信速率、手機信號偵測靈敏度門限、手機信號屏蔽時長門限、屏蔽時長以及屏蔽強度；
(2)啟動手機信號偵測模塊，連續掃描各通道所偵測到的信號強度，並將偵測到的信號強度超過門限的信號反饋到控制器中，控制器通過波形特徵分析，區分偵測到的強信號來源，並將處理信號反饋到手機信號屏蔽模塊；
(3)手機信號屏蔽模塊根據控制器的處理信號實現相應功能:當控制器判斷信號來源於手機時，啟動手機信號屏蔽模塊；當控制器判斷信號不是來源於手機時，退回該通道的手機信號偵測模。
[0024]如圖2所示，設備上電後進行初始化，包括初始化自身地址碼、通信速率、手機信號偵測靈敏度門限、手機信號屏蔽時長門限、屏蔽時長、屏蔽強度等信息。初始化完成後設備進入手機信號偵測模式，在該模式下設備連續掃描各通道所偵測到的信號強度，當任意通道偵測信號強度超過偵測靈敏度門限時，設備進入相應的信號波形特徵分析模式。微型控制器執行波形特徵分析判斷程序，區分偵測到的強信號來源，當控制器判斷信號來源於手機時，設備啟動手機信號屏蔽模塊，否則退回手機信號偵測模式。
[0025]波形特徵分析包括:GSM與DCS波形特徵分析判斷、CDMA與WCDMA波形特徵分析判斷、TDSCDMA-A與TDSCDMA-F波形特徵分析判斷，其中:
GSM與DCS波形特徵分析判斷:以0.25ms為採樣間隔，總計18個採樣點的採集方式，對模數轉換器輸出的直流信號進行採集和波形特徵分析:
(1)當18個採樣點中超過告警門限採樣點個數為O時，則判斷不啟動屏蔽模塊；
(2)當18個採樣點中超過告警門限採樣點個數大於10個時，則判斷當前信號為周邊屏蔽設備發射的屏蔽信號，判斷不啟動屏蔽模塊；
(3)當超過門限採樣點個數小於10時，並且超過門限值的採樣點最大或最小差值的絕對值小於150mv時，判定為手機信號，則判斷設備啟動屏蔽模塊；若超過門限值採樣點最大或最小差值的絕大值大於150mv時,則判斷不啟動屏蔽模塊。
[0026]TDSCDMA-A, TDSCDMA-F波形特徵分析判斷:以0.3ms為採樣間隔，總計17個採樣點的採集方式，對模數轉換器輸出的直流信號進行採集和波形特徵分析:
(O當17個採樣點中超過告警門限採樣點個數為O時，則判斷不啟動屏蔽模塊；
(2)當17個採樣點中超過告警門限採樣點個數大於10個時，則判斷當前信號為周邊屏蔽設備發射的屏蔽信號，判斷不啟動屏蔽模塊；
(3)當超過門限採樣點個數小於10時，並且超過門限值的採樣點最大或最小差值的絕對值小於IOOmv時，判定為手機信號，此時判斷啟動屏蔽模塊；若超過門限值的採樣點最大或最小差的絕對值大於IOOmv時，判定為屏蔽器信號，判斷不啟動屏蔽模塊。
[0027]CDMA與WCDMA波形特徵分析判斷:關聯GSM、TDSCDMA-F通道對模數轉換器輸出的直流信號進行採集和波形特徵分析:
(1)當CDMA通道偵測到強信號，且GSM通道同時判斷為非屏蔽模塊信號時，則判斷啟動手機信號屏蔽模塊；
(2)當CDMA通道偵測到強信號，但GSM通道判斷為屏蔽模塊信號時，則不啟動手機信號屏蔽模塊；
(3)當WCDMA通道偵測到強信號，且TDS⑶MA-F通道同時判斷為非屏蔽模塊信號時，則啟動手機信號屏蔽模塊；
(4)當WCDMA通道偵測到強信號，但TDS⑶MA-F通道判斷為屏蔽模塊信號時，則不啟動手機信號屏蔽模塊。
[0028]波形特徵分析原理:
手機信號偵測模塊採用的檢波器能將濾波器輸入的RF信號精確的轉換為與輸入信號強度成對應關係的直流信號。檢波器輸出直流信號強度與輸入的RF信號強度成比例關係，而與輸入信號的頻率無關。
[0029]手機在通信過程中發射的信號在時間表現為不連續發射，手機在一次發射周期(一個TDMA時隙)中表現出的信號強度幾乎一致，如GSM、DCS、TDSCDMA-A、TD-SCDMA-F制式手機。而手機信號屏蔽模塊所發射的信號在時間上表現為連續發射，手機信號屏蔽模塊信號發射頻率覆蓋所有制式的手機頻段，相同強度、不同頻率、不同傳播損耗的信號經過檢波器後表現為時間連續、強度變化幅度固定、周期明顯。根據上述波形特徵，檢波器輸出的直流信號在經過模數轉換後送入微型控制單元分析信號波形，僅當判定為當前強信號為手機信號時，系統才會啟動屏蔽模塊。從而大大降低了由手機信號屏蔽模塊啟動帶來的系統內部幹擾。
[0030]手機信號偵測屏蔽系統共設計有CDMA、GSM、DCS、WCDMA、TDSCDMA-A、TDSCDMA-F六個手機信號偵測通道。由於各通信制式之間的雙工方式、多址方式、調製方式、信道結構均不相同，因此對各通道採取不同的信號波形特徵分析方法。其中GSM、DCS制式通信原理相同，故採取相同的波形特徵分析方法。TDSCDMA-A、TS-SCDMA-F制式通信原理相同，故採用的波形特徵分析方法。CDMA、WCDMA均為碼分多址方式，不同用戶手機在時間上表現為連續發射，且手機一旦接通後經檢波器後表現出的波形特徵與手機信號屏蔽器發出的波形並無明顯區別，故當CDMA、WCDMA任一通道偵測信號強度超過門限值時，手機信號偵測模塊通過關聯分析GSM、DCS、TDSCDMA-A、TDSCDMA-F通道當前波形狀態，提高CDMA、WCDMA信號偵測的準確性。
[0031]上述僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的設計構思並不僅局限於此，凡是利用此構思對本發明進行非實質性地改動，均應屬於侵犯本發明保護範圍的行為。
【權利要求】
1.一種手機信號偵測屏蔽系統，其特徵在於:它包括手機信號偵測模塊、手機信號屏蔽模塊以及控制單元，其中: 該手機信號偵測模塊包括:接收天線、用於抑制手機上行頻段帶外信號強度的濾波器、功率放大器、檢波器以及用於將高頻交變信號轉換為直流電壓信號的模數轉換器； 該手機信號屏蔽模塊包括:屏蔽信號發射天線、功率放大器、用於產生與基站下行頻率相同的高頻信號的壓控振蕩器以及用於產生一定頻率三角波的三角波發生器； 該手機信號偵測模塊和手機信號屏蔽模塊分別與所述控制單元連接； 所述手機信號偵測模塊設有若干個手機信號偵測通道。
2.根據權利要求1所述的一種手機信號偵測屏蔽系統，其特徵在於；所述手機信號偵測通道包括:CDMA、GSM、DCS、WCDMA, TDSCDMA-A 以及 TDSCDMA-F 偵測通道。
3.一種降低包含權利要求2的手機信號偵測屏蔽系統誤報率的方法，其特徵在於；它包括以下步驟: (1)對控制器進行初始化設置，設置包括了控制器自身地址碼、通信速率、手機信號偵測靈敏度門限、手機信號屏蔽時長門限、屏蔽時長以及屏蔽強度； (2)啟動手機信號偵測模塊，連續掃描各通道所偵測到的信號強度，並將偵測到的信號反饋到控制器中，控制器通過波形特徵分析，區分偵測到的強信號來源，並將處理信號反饋到手機信號屏蔽模塊； (3)手機信號屏蔽模塊根據控制器的處理信號實現相應功能:當控制器判斷信號來源於手機時，啟動手機信號屏蔽 模塊；當控制器判斷信號不是來源於手機時，退回該通道的手機信號偵測模塊。
4.根據要求3所述的一種降低手機信號偵測屏蔽系統誤報率的方法，其特徵在於；所述步驟(2)的波形特徵分析包括:GSM與DCS波形特徵分析判斷、CDMA與WCDMA波形特徵分析判斷、TDSCDMA-A與TDSCDMA-F波形特徵分析判斷，其中: GSM與DCS波形特徵分析判斷:以0.25ms為採樣間隔，總計18個採樣點的採集方式，對模數轉換器輸出的直流信號進行採集和波形特徵分析: (1)當18個採樣點中超過告警門限採樣點個數為O時，則判斷不啟動屏蔽模塊； (2)當18個採樣點中超過告警門限採樣點個數大於10個時，則判斷當前信號為周邊屏蔽設備發射的屏蔽信號，判斷不啟動屏蔽模塊； (3)當超過門限採樣點個數小於10時，並且超過門限值的採樣點最大或最小差值的絕對值小於150mv時，判定為手機信號，則判斷設備啟動屏蔽模塊；若超過門限值採樣點最大或最小差值的絕大值大於150mv時，則判斷不啟動屏蔽模塊； TDSCDMA-A、TDSCDMA-F波形特徵分析判斷:以0.3ms為採樣間隔，總計17個採樣點的採集方式，對模數轉換器輸出的直流信號進行採集和波形特徵分析: (1)當17個採樣點中超過告警門限採樣點個數為O時，則判斷不啟動屏蔽模塊； (2)當17個採樣點中超過告警門限採樣點個數大於10個時，則判斷當前信號為周邊屏蔽設備發射的屏蔽信號，判斷不啟動屏蔽模塊； (3)當超過門限採樣點個數小於10時，並且超過門限值的採樣點最大或最小差值的絕對值小於IOOmv時，判定為手機信號，此時判斷啟動屏蔽模塊；若超過門限值的採樣點最大或最小差的絕對值大於100mv時，判定為屏蔽器信號，判斷不啟動屏蔽模塊；CDMA與WCDMA波形特徵分析判斷:關聯GSM、TDSCDMA-F通道對模數轉換器輸出的直流信號進行採集和波形特徵分析: (1)當CDMA通道偵測到強信號，且GSM通道同時判斷為非屏蔽模塊信號時，則判斷啟動手機信號屏蔽模塊； (2)當CDMA通道偵測到強信號，但GSM通道判斷為屏蔽模塊信號時，則不啟動手機信號屏蔽模塊； (3)當WCDMA通道偵測到強信號，且TDSCDMA-F通道同時判斷為非屏蔽模塊信號時，則啟動手機信號屏蔽模塊； (4)當WCDMA通道偵測到強信號，但TDSCDMA-F通道判斷為屏蔽模塊信號時，則不啟動手機信號屏蔽模塊。`
【文檔編號】H04K3/00GK103701555SQ201410013828
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月13日 優先權日:2014年1月13日
【發明者】孫立峰, 丁英其 申請人:泉州市華眾電子科技有限公司