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        基于5G多制式公眾移動(dòng)通信終端信號(hào)壓制系統(tǒng)研究

        2020-12-08 02:12:05閆冬青
        數(shù)碼設(shè)計(jì) 2020年16期
        關(guān)鍵詞:干擾移動(dòng)通信壓制

        摘要:為保障重點(diǎn)涉密場所絕對(duì)安全,本文研究設(shè)計(jì)了一種多制式公眾移動(dòng)通信終端信號(hào)壓制系統(tǒng),可對(duì)國內(nèi)2G、3G、4G、5G信號(hào)進(jìn)行分別獨(dú)立干擾壓制或同時(shí)干擾壓制,使一定區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)通信終端無法和基站實(shí)現(xiàn)通信,從而達(dá)到信號(hào)屏蔽的目的。該系統(tǒng)壓制效率高,可以針對(duì)各基站制式、各運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行精確可控管制,可在實(shí)施壓制時(shí)有效減小頻譜污染。

        關(guān)鍵詞:移動(dòng)通信;頻率;干擾;壓制

        中圖分類號(hào):TN929.5;TN820?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A?? 文章編號(hào):1672-9129(2020)16-0044-01

        1 引言

        隨著5G移動(dòng)通信時(shí)代的到來,高帶寬、低時(shí)延的數(shù)據(jù)傳輸特性大大拓展了移動(dòng)通信的應(yīng)用領(lǐng)域,如自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療、高清視頻、物聯(lián)網(wǎng)等。在移動(dòng)通信技術(shù)高速發(fā)展為人們的生產(chǎn)和生活帶來極大便利的同時(shí),也給一些特殊場合的安全保障工作帶來了隱患。

        2 移動(dòng)通信壓制原理

        2.1針對(duì)移動(dòng)通信壓制的基本原理是對(duì)移動(dòng)通信信道施加一定功率的干擾電磁波,使得通信接收端收到信號(hào)的信噪比降低,無法解調(diào)原始信號(hào)或是解調(diào)信號(hào)誤碼率大大增加,導(dǎo)致無法建立起正常的無線通信。

        2.2隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展,移動(dòng)通信設(shè)備海量的增加,來自通信系統(tǒng)內(nèi)部的干擾以及其它設(shè)備的電磁干擾越來越多,通信系統(tǒng)自身的抗干擾技術(shù)也在不斷的提高,使得移動(dòng)通信系統(tǒng)可以在一定干擾信號(hào)存在的情況下實(shí)現(xiàn)可靠通信,這也給信號(hào)壓制實(shí)施的有效性提高了難度。目前移動(dòng)通信中主要的抗干擾技術(shù)有擴(kuò)頻通信(如CDMA或WCDMA采用)、跳頻通信(GSM采用)、正交頻分復(fù)用技術(shù)(4G/5G采用)、信源和信道糾錯(cuò)編碼技術(shù)(所有數(shù)字移動(dòng)通信均采用)等,都大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。目前5G NR規(guī)劃的100MHz寬帶載波以及微波段電磁波傳輸?shù)母叻较蛐远冀o信號(hào)壓制來帶很大的挑戰(zhàn)。為了達(dá)到最好的壓制效果,根據(jù)不同的無線通信系統(tǒng),采用的干擾壓制策略也是不同的,通常有以下一些:

        (1)噪聲干擾。干擾載波信號(hào)是用隨機(jī)噪聲波形進(jìn)行調(diào)制的,其意圖是通過將噪聲注入接收機(jī)來擾亂正常通信波形。這種信號(hào)的帶寬既可以與通信系統(tǒng)所用的整個(gè)頻譜帶寬一樣寬,也可以僅僅占用一個(gè)信道。需要根據(jù)具體的通信系統(tǒng)來考慮選用哪種帶寬進(jìn)行干擾。

        (2)音調(diào)干擾。在這種策略下,一個(gè)單音信號(hào)或多音信號(hào)根據(jù)需要置于工作頻譜的相應(yīng)頻率上。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)射功率集中在某些頻點(diǎn)上,對(duì)于某些確定信道的通信干擾效果好,但是對(duì)跳頻通信則沒有效果。

        (3)掃頻干擾。用一個(gè)單音信號(hào)或相對(duì)窄帶的信號(hào)在一段時(shí)間內(nèi)在某個(gè)頻段上掃描。對(duì)于掃描的某一個(gè)時(shí)刻,干擾信號(hào)的能量集中在一個(gè)窄帶的頻段內(nèi),對(duì)于一段時(shí)間,干擾信號(hào)則可以覆蓋需要壓制的頻段。由于對(duì)每個(gè)信道的干擾只有很短的一個(gè)時(shí)間,則掃頻速度的快慢會(huì)直接影響到干擾效果。如果需要壓制的頻段寬度很寬,則掃描一次需要較長時(shí)間,實(shí)際對(duì)每個(gè)信道的干擾間隔很長,則誤碼率影響較小。所以在每個(gè)信道上的駐留時(shí)間希望更長,而掃描周期希望更短,這兩個(gè)矛盾的因素往往需要良好的折中才能達(dá)到最佳的壓制效果。

        (4)跟蹤干擾。設(shè)法將干擾頻率定位于發(fā)射機(jī)的工作頻率,識(shí)別需要壓制的頻率,在該頻率上實(shí)施干擾。干擾波形可以采用單音干擾,或是噪聲干擾。這種干擾方式適合于固定信道的發(fā)射機(jī)或是慢跳頻系統(tǒng)。通過跟蹤干擾,可以在確定的頻點(diǎn)上以連續(xù)時(shí)間能量集中的信號(hào)進(jìn)行干擾,是前面幾種策略中相對(duì)效果更好的辦法。

        2.3影響壓制效果的因素。

        (1)公眾無線通信系統(tǒng)本身抗干擾的能力。通常情況下,新一代的無線通信系統(tǒng)抗干擾性會(huì)強(qiáng)于老的,例如LTE會(huì)比GSM具有更強(qiáng)的抗干擾性。

        (2)發(fā)射機(jī)與壓制機(jī)相對(duì)于接收機(jī)的位置。在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)位置確定的情況下,壓制機(jī)離接收機(jī)越近,壓制效果越好。

        (3)壓制機(jī)發(fā)射信號(hào)的策略。不同的壓制信號(hào)策略針對(duì)不同的無線通信系統(tǒng),最終目的是讓壓制信號(hào)在接收機(jī)的接收信道上駐留的時(shí)間越長,施加的功率越大,則壓制效果越好。

        3 壓制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        3.1系統(tǒng)功能。該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)國內(nèi)2G/3G/4G/5G公眾移動(dòng)通信終端進(jìn)行壓制,使得終端無法和基站建立有效通信,通信終端包括手機(jī)或數(shù)據(jù)通信模塊等設(shè)備。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)2G、3G、4G、5G頻段分別獨(dú)立壓制或同時(shí)壓制。也可以分不同運(yùn)營商2G/3G/4G/5G頻段的單獨(dú)壓制。

        3.2壓制信號(hào)模式。不同的基站信號(hào)需要采用不同的壓制信號(hào),所以需要壓制信號(hào)生成單元可以生成多種壓制信號(hào),具體功能如下:可以產(chǎn)生單音、多音、梳狀譜、線性調(diào)頻、數(shù)字調(diào)制信號(hào)、寬帶噪聲等模式信號(hào);壓制信號(hào)帶寬和功率連續(xù)可調(diào);支持窄帶和寬帶快速跳頻,跳頻速度大于每秒10000次;可實(shí)現(xiàn)預(yù)置頻點(diǎn)或是連續(xù)頻點(diǎn)的掃頻壓制。

        4 小結(jié)

        本文采用靈巧式壓制方式研究設(shè)計(jì)了一種多制式公眾移動(dòng)通信終端信號(hào)壓制系統(tǒng),可對(duì)國內(nèi)2G、3G、4G、5G信號(hào)進(jìn)行干擾壓制,最大程度保障涉密場所干擾壓制效果同時(shí)兼顧各運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)正常工作不受較嚴(yán)重、大范圍影響,具有實(shí)踐意義。

        參考文獻(xiàn):

        [1] Richard A. Poisel現(xiàn)代通信干擾原理與技術(shù),電子工業(yè)出版社,2005

        [2]馮小平 楊紹全 通信對(duì)抗原理,西安電子科技大學(xué)出版社,2009

        [3]吳一帆 一種對(duì)GSM信號(hào)的靈巧式屏蔽方法,移動(dòng)通信,2013(11)

        [4]3GPP TS38.104 V15.3.0 Base Station radio transmission and reception,2018-09

        作者簡介:閆冬青,男,漢族,1981.10,籍貫:山東省費(fèi)縣,學(xué)歷:本科,現(xiàn)任和田地區(qū)無線電管理局業(yè)務(wù)科科長,中級(jí)通信工程師,研究方向:無線電頻譜管理。

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