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

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)：

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[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。