專利名稱：通信遮蔽儀以及通信遮蔽方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于移動通信設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種用于遮蔽移動通訊信號的通信遮蔽儀。
背景技術(shù)：
隨著手機等移動通信設(shè)備的使用越來越普及，在一些特殊場合(比如考場、會議室、加油站等)由于移動通信設(shè)備的使用，容易導(dǎo)致信息泄密，甚至威脅公共安全，為了限制在這些場合的移動設(shè)備的通信，大都采用通信遮蔽設(shè)備進行信號遮蔽，在當(dāng)前通信制式下， 基于FDMA/TDMA體制的GSM手機和基于CDMA體制的CDMA手機均是通過接收基站發(fā)射的某一頻率的電平信號實現(xiàn)通信，目前的遮蔽器在工作過程中以一定的速度從前向信道的低端頻率向高端掃描，該掃描速度可以在手機接收報文信號中形成亂碼干擾，手機不能檢測出從基站發(fā)出的正常數(shù)據(jù)，使手機不能與基站建立正常聯(lián)接，表現(xiàn)為不斷搜索網(wǎng)絡(luò)，顯示無信號、無服務(wù)系統(tǒng)等現(xiàn)象，從而達到遮蔽手機信號的目的。然而，目前通信信號遮蔽器都是采用發(fā)射寬頻帶大功率全方向信號進行干擾的方法來設(shè)計的，遮蔽器要連續(xù)發(fā)射大功率干擾信號，否則不起作用。大功率的電磁輻射對人體具有危害，而且比較耗能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有遮蔽器功耗大、輻射強的問題，提供了一種通信遮蔽儀，只在目標(biāo)進行通信時發(fā)送定向遮蔽信號，可以有效降低功耗和減少輻射。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)
一種通信遮蔽儀，包括用于接收射頻信號和發(fā)射定向遮蔽信號的陣列天線、射頻前端、 轉(zhuǎn)換模塊、以及信號處理單元，所述陣列天線接收的射頻信號依次經(jīng)過射頻前端進行處理、 并在轉(zhuǎn)換模塊生成輸入信號，所述信號處理單元接收輸入信號并進行RACH判別，根據(jù)判別結(jié)果控制是否生成用于遮蔽目標(biāo)的遮蔽信號，并將所述遮蔽信號形成定向波束，定向波束依次經(jīng)過轉(zhuǎn)換模塊、射頻前端進行處理后由陣列天線進行發(fā)射。進一步的，所述的信號處理單元包括判別模塊、波達方向估計模塊、頻率生成模塊、以及定向波束形成模塊，所述判別模塊接收輸入信號并進行RACH判別，而后根據(jù)判別結(jié)果確定是否控制所述波達方向估計模塊估計目標(biāo)方向、以及同時控制所述頻率生成模塊生成遮蔽信號，所述定向波束形成模塊將遮蔽信號生成定向波束并發(fā)送至轉(zhuǎn)換模塊。又進一步的，所述的轉(zhuǎn)換模塊包括用于生成輸入信號的A/D轉(zhuǎn)換模塊和用于轉(zhuǎn)換遮蔽信號的D/A轉(zhuǎn)換模塊。優(yōu)選的，所述的信號處理單元為基于FPGA的數(shù)字信號處理器。再進一步的，所述的波達方向估計模塊為DSP軟核處理器，所述的頻率控制模塊為DDS軟核處理器?；谏鲜龅耐ㄐ耪诒蝺x，本發(fā)明同時提供了一種通信遮蔽方法，包括以下步驟(1)、掃描空間射頻信號，并將所述射頻信號進行信號處理生成輸入信號；
(2)、 將輸入信號的功率電平值與預(yù)設(shè)的門限值比對，若輸入信號的功率電平值小于門限值，則返回步驟(1);
(3)、若輸入信號的功率電平值大于或等于門限值，則觸發(fā)遮蔽模式，根據(jù)目標(biāo)方向信息生成遮蔽信號，并將遮蔽信號調(diào)制后形成定向波束發(fā)射。進一步的，由于所接收的空間射頻信號較弱，步驟(1)中將所述射頻信號進行信號處理包括將射頻信號進行放大處理，而且射頻信號中包含較多噪聲，還包括對其進行濾波處理，此外，射頻信號頻率較高，還需要將其調(diào)頻至基帶，以及信號處理部分處理的為數(shù)字信號，因此需要進行A/D轉(zhuǎn)換處理。又進一步的，步驟(3)中所述的觸發(fā)遮蔽模式具體包括
(31)、根據(jù)輸入信號估計目標(biāo)方向、并根據(jù)目標(biāo)方向生成遮蔽信號；
(32)、將遮蔽信號進行幅度、相位調(diào)制生成針對目標(biāo)方向的定向波束；
(33)、對所述的定向波束進行處理并發(fā)射。再進一步的，步驟(33)中對所述的定向波束進行處理包括D/A轉(zhuǎn)換、空域濾波處理。為了更好的達到遮蔽效果，所述的定向波束為定向掃頻波束。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是本發(fā)明的通信遮蔽儀只在通信設(shè)備進行通信時才定向發(fā)送遮蔽信號，平時遮蔽儀只是保持在檢測工作狀態(tài)，無需發(fā)送遮蔽信號，有效的減小了功耗，大大減少了因發(fā)送遮蔽信號造成的電磁輻射。使用定向波束實施遮蔽，進一步減少了電磁輻射的空間影響范圍，達到了降低發(fā)射功率同時提高遮蔽效果的目的。結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將變得更加清楚。


圖1是本發(fā)明所提出的通信遮蔽儀的一種實施例結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是本發(fā)明所提出的通信遮蔽方法的一種實施例流程框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細(xì)地說明。本發(fā)明針對現(xiàn)有信號遮蔽器采用發(fā)射寬頻帶大功率信號的方式對目標(biāo)進行干擾， 具有消耗功率大、且遮蔽效果不好的問題，提供了一種通信遮蔽儀，通過仔細(xì)研究通信設(shè)備的通信原理，即無論是通信設(shè)備作為主叫方還是被叫方，在建立通信連接前都要向通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送RACH (隨機接入信道)信號進行申請信令信道，由于RACH信號功率值要大于通信信號的功率值以及背景噪聲的功率值，因此只需檢測判斷通信設(shè)備是否發(fā)送了 RACH信號，只有在檢測到通信設(shè)備發(fā)送RACH信號時，然后再判斷該射頻信號的方向，并形成定向波束進行信號遮蔽，若沒有檢測到RACH信號，遮蔽儀只需保持在檢測工作狀態(tài)，無需發(fā)送遮蔽信號，從而達到了有效的減小功耗的效果，大大減少了因發(fā)送遮蔽信號造成的電磁輻射。實施例一，參見圖1所示，本實施例的通信遮蔽儀，包括陣列天線、射頻前端、轉(zhuǎn)換模塊、以及信號處理單元，所述的陣列天線(比如四陣元等間距陣列天線)采集接收空間射頻信號，并將所接收的射頻信號發(fā)送至射頻前端進行處理(比如放大、濾波等處理)，然后射頻前端將處理的射頻信號發(fā)送至轉(zhuǎn)換模塊，生成輸入信號并發(fā)送至信號處理單元，所述信號處理單元接收輸入信號并進行RACH判別和目標(biāo)方位角估計，控制生成用于遮蔽目標(biāo)的遮蔽信號，且根據(jù)目標(biāo)的方向，將遮蔽信號調(diào)制生成定向波束的形式，遮蔽信號依次經(jīng)過轉(zhuǎn)換模塊、射頻前端進行處理后由陣列天線形成定向波束進行發(fā)射，其中，所遮蔽的目標(biāo)是指被遮蔽信號的發(fā)射端。本發(fā)明的通信遮蔽儀，通過使用信號處理單元對所接收的信號進行RACH判別和目標(biāo)方位角估計，并且信號處理單元可以針對目標(biāo)方向生成特定頻率的遮蔽信號，并定向發(fā)射， 性能可靠，有效的減小了功耗，而且可以減少電磁輻射，保障了處在遮蔽區(qū)人員的人身安全。作為一個具體的實施例，所述的信號處理單元可以包括判別模塊、波達方向估計模塊、頻率生成模塊、以及定向波束形成模塊，所述判別模塊接收輸入信號并進行RACH判另|J，而后根據(jù)判別結(jié)果確定是否控制激活遮蔽單元，即通過將輸入信號的功率電平值與預(yù)設(shè)的門限值相比較，若輸入信號的功率電平值大于預(yù)設(shè)的門限值，則認(rèn)為該輸入信號為 RACH信號，然后控制所述波達方向估計模塊估計目標(biāo)方向、以及同時控制所述頻率生成模塊生成遮蔽信號，遮蔽信號由定向波束形成模塊生成定向波束，并發(fā)送至轉(zhuǎn)換模塊。由于陣列天線接收模擬信號，而且信號比較弱，攜帶大量噪聲，信號處理單元需要處理信號的為數(shù)字信號形式，因此，在射頻信號被輸送至信號處理單元之前，需要將射頻信號進行處理(比如放大、濾波、變頻至基帶等處理)，而且需要將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號， 因此所述的轉(zhuǎn)換模塊包括用于生成輸入信號的A/D轉(zhuǎn)換模塊；信號處理單元生成的遮蔽信號為數(shù)字信號形式，經(jīng)過陣列天線發(fā)射必須為模擬信號，因此轉(zhuǎn)換模塊還包括用于轉(zhuǎn)換遮蔽信號的D/A轉(zhuǎn)換模塊。本實施例的信號處理單元為基于FPGA (現(xiàn)場可編程門陣列)的數(shù)字信號處理器， 數(shù)字信號處理器的系統(tǒng)為基于FPGA構(gòu)建的多核并行處理SoPC (可編程片上系統(tǒng))，由單個芯片完成整個系統(tǒng)的主要邏輯功能，具備在系統(tǒng)可編程的升級能力。由于一個精確的可調(diào)信號源對降低發(fā)射功率、提高遮蔽效果具有重要意義，所述的頻率生成模塊優(yōu)選采用DDS (直接數(shù)字頻率合成)軟核處理器，DDS具有極高的頻率分辨率，極快的變頻速度，且變頻相位連續(xù)，相位噪聲較低，易于功能擴展和全數(shù)字話以及易于集成的優(yōu)點，所述的波達方向估計模塊優(yōu)選采用DSP軟核處理器，且判別模塊和波束形成模塊可以由SoPC系統(tǒng)中的32位MCU軟核處理器實現(xiàn)。本通信遮蔽儀通過使用陣列天線向目標(biāo)發(fā)送定向遮蔽信號，遮蔽目標(biāo)精準(zhǔn)，避免了遮蔽信號與需要遮蔽區(qū)域的范圍不重合而存在盲點、死角的現(xiàn)象，更是避免了現(xiàn)有一些遮蔽儀遮蔽區(qū)域不精準(zhǔn)、對非遮蔽區(qū)域影響嚴(yán)重而遮蔽區(qū)域遮蔽效果不嚴(yán)的現(xiàn)象?；谏鲜龅耐ㄐ耪诒蝺x，本發(fā)明同時提供了一種通信遮蔽方法，包括以下步驟
51、掃描空間射頻信號，并將所述射頻信號進行信號處理生成輸入信號；
52、將輸入信號的功率電平值與預(yù)設(shè)的門限值比對，若輸入信號的功率電平值小于門限值，則返回步驟Sl ；
53、若輸入信號的功率電平值大于或等于門限值，則觸發(fā)遮蔽模式，根據(jù)目標(biāo)方向信息生成遮蔽信號，并將遮蔽信號調(diào)制后形成針對目標(biāo)方向的定向波束發(fā)射，用于對目標(biāo)通信進行遮蔽。由于陣列天線接收的信號為模擬信號，而且信號比較弱，攜帶大量噪聲，信號處理單元需要處理信號的為數(shù)字信號形式，因此，步驟Sl中將所述射頻信號進行信號處理包括將射頻信號進行放大、濾波、調(diào)頻至基帶、以及A/D轉(zhuǎn)換處理。

步驟S3中所述的觸發(fā)遮蔽模式具體包括
531、根據(jù)輸入信號估計目標(biāo)方向、并根據(jù)目標(biāo)方向生成遮蔽信號；
532、將遮蔽信號進行幅度、相位調(diào)制生成針對目標(biāo)方向的定向波束；
533、對所述的定向波束進行處理并發(fā)射。由于本遮蔽方法針對在目標(biāo)發(fā)射RACH信號時，才產(chǎn)生遮蔽信號(針對目標(biāo)方向的定向波束)并發(fā)送，因此，若判斷目標(biāo)發(fā)射了 RACH信號，則對目標(biāo)的方向進行估計，并根據(jù)移動通信的下行頻段生成相應(yīng)頻率的干擾信號，形成有效遮蔽，為了保證有效遮蔽目標(biāo)，所述的定向波束優(yōu)選采用定向掃頻波束的形式。由于信號處理單元生成的定向波束為數(shù)字信號，而陣列天線發(fā)送的信號為模擬信號形式，步驟S33中對所述的遮蔽信號進行處理包括D/A轉(zhuǎn)換、空域濾波處理。此外，為了在兼顧遮蔽效果的前提下盡可能的降低輻射時間，同時考慮到目標(biāo)可能離開、關(guān)閉或者改變位置，因此本遮蔽方法通過在啟動遮蔽后持續(xù)0. 5s然后關(guān)閉遮蔽模塊，并重新掃描接收空間中的射頻信號，如果檢測到繼續(xù)存在的通信聯(lián)絡(luò)過程，便重新定向，再次啟動遮蔽模塊，如此循環(huán)工作，可以進一步降低輻射，以及降低功耗。本遮蔽方法針對在目標(biāo)發(fā)射RACH信號時，才產(chǎn)生遮蔽信號并定向發(fā)送，平時遮蔽儀只是保持在檢測工作狀態(tài)，無需發(fā)送遮蔽信號，有效的減小了功耗，大大減少了因發(fā)送遮蔽信號造成的電磁輻射。當(dāng)然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種通信遮蔽儀，其特征在于包括用于接收射頻信號和發(fā)射定向遮蔽信號的陣列天線、射頻前端、轉(zhuǎn)換模塊、以及信號處理單元，所述陣列天線接收的射頻信號依次經(jīng)過射頻前端進行處理、并在轉(zhuǎn)換模塊生成輸入信號，所述信號處理單元接收輸入信號并進行 RACH判別，根據(jù)判別結(jié)果控制是否生成用于遮蔽目標(biāo)的遮蔽信號，并將所述遮蔽信號形成定向波束，定向波束依次經(jīng)過轉(zhuǎn)換模塊、射頻前端進行處理后由陣列天線進行發(fā)射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信遮蔽儀，其特征在于所述的信號處理單元包括判別模塊、波達方向估計模塊、頻率生成模塊、以及定向波束形成模塊，所述判別模塊接收輸入信號并進行RACH判別，而后根據(jù)判別結(jié)果確定是否控制所述波達方向估計模塊估計目標(biāo)方向、以及同時控制所述頻率生成模塊生成遮蔽信號，所述定向波束形成模塊將遮蔽信號生成定向波束并發(fā)送至轉(zhuǎn)換模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通信遮蔽儀，其特征在于所述的轉(zhuǎn)換模塊包括用于生成輸入信號的A/D轉(zhuǎn)換模塊和用于轉(zhuǎn)換遮蔽信號的D/A轉(zhuǎn)換模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通信遮蔽儀，其特征在于所述的信號處理單元為基于FPGA 的數(shù)字信號處理器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通信遮蔽儀，其特征在于所述的波達方向估計模塊為DSP 軟核處理器，所述的頻率控制模塊為DDS軟核處理器。
6.一種通信遮蔽方法，其特征在于包括以下步驟(1)、掃描空間射頻信號，并將所述射頻信號進行信號處理生成輸入信號；(2)、將輸入信號的功率電平值與預(yù)設(shè)的門限值比對，若輸入信號的功率電平值小于門限值，則返回步驟(1);(3)、若輸入信號的功率電平值大于或等于門限值，則觸發(fā)遮蔽模式，生成帶有目標(biāo)方向信息的遮蔽信號，并將遮蔽信號進行調(diào)制后形成定向波束發(fā)射。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信遮蔽方法，其特征在于步驟(1)中將所述射頻信號進行信號處理包括將射頻信號放大、濾波、調(diào)頻至基帶、以及A/D轉(zhuǎn)換處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通信遮蔽方法，其特征在于步驟(3)中所述的觸發(fā)遮蔽模式具體包括(31)、根據(jù)輸入信號估計目標(biāo)方向、并根據(jù)目標(biāo)方向生成遮蔽信號；(32)、將遮蔽信號進行幅度、相位調(diào)制生成針對目標(biāo)方向的定向波束；(33)、對所述的定向波束進行處理并發(fā)射。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的通信遮蔽方法，其特征在于步驟(33)中對所述的定向波束進行處理包括D/A轉(zhuǎn)換、空域濾波處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的通信遮蔽方法，其特征在于所述的定向波束為定向掃頻波束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通信遮蔽儀以及一種通信遮蔽方法，包括用于接收射頻信號和發(fā)射定向遮蔽信號的陣列天線、射頻前端、轉(zhuǎn)換模塊、以及信號處理單元，所述陣列天線接收的射頻信號依次經(jīng)過射頻前端進行處理、并在轉(zhuǎn)換模塊生成輸入信號，所述信號處理單元接收輸入信號并進行目標(biāo)方位角估計和RACH判別，根據(jù)判別結(jié)果控制是否生成用于遮蔽目標(biāo)的遮蔽信號，并將所述遮蔽信號形成定向波束，定向波束依次經(jīng)過轉(zhuǎn)換模塊、射頻前端進行處理后由陣列天線進行發(fā)射。本發(fā)明的通信遮蔽儀只在通信設(shè)備進行通信時才定向發(fā)送遮蔽信號，平時遮蔽儀保持在檢測狀態(tài)，無需發(fā)送遮蔽信號，有效的減小了功耗，大大減少了因發(fā)送遮蔽信號造成的電磁輻射。
文檔編號H04W52/02GK102223165SQ20111011840
公開日2011年10月19日 申請日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月9日
發(fā)明者吉愛國, 張志偉, 謝磊 申請人:青島理工大學(xué)