CN101341678A

CN101341678A - 用于移动通信的干扰设备

Info

Publication number: CN101341678A
Application number: CNA2005800523573A
Authority: CN
Inventors: M·拉格曼
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Clastres LLC; WIRELESS PLANET LLC
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2025-12-22
Also published as: CA2634596A1; US8055185B2; US20090047897A1; CN101341678B; EP1969750A1; EP1969750A4; WO2007073269A1

Abstract

本发明涉及用于屏蔽设备的方法以及用于包括蜂窝网络中的用户设备UE(UE)的蜂窝通信系统的屏蔽设备(1)。本发明的特征在于屏蔽设备(1)被安排成产生被匹配成屏蔽在所述蜂窝网络中产生的第二信号(S2)中的控制信道(S，F，B)的脉冲调制的第一信号(S1)。

Description

用于移动通信的干扰设备

缩略语

1G 第一代无线移动通信网络

2.5G GPRS和EDGE

2G 第二代无线移动通信网络

3G 第三代无线移动通信网络

4G 第四代无线移动通信网络(CDMA+IS-95)

AMPS 高级移动电话服务(1G)

AMPS/D 高级数字移动电话服务(2G)

BCCH 广播控制信道，三个BCH之一

BCH GSM广播信道，即，FCCH、SCH和BCCH

BTS 基站收发台(Base Transceiver Station)

CCCH 公共控制信道

CDMA 码分多址(3G)

CDMA2000 也称为IMT-CMDA多载波或者1×RTT(3G)

DCCH 专用控制信道

EDGE 增强型数据速率GSM演进(2.5G)

FACCH 快速相关控制信道

FCCH 频率校正信道

GPRS 通用/GSM分组无线业务(2.5G)

GSM 全球移动通信系统(2G)

IS-95 临时标准(Interim Standard)95(IS-95)，是第一个基于CDMA的数字蜂窝标准

NMT 北欧移动电话(1G)

RBS 无线电基站，与由网络服务的UE进行无线电通信的网络接入点

SACCH 慢相关控制信道

SCH 同步信道

SDCCH 独立专用控制信道

TCH 业务控制信道

TDMA 时分多址

UE 用户设备，例如蜂窝电话

UMTS 通用移动通信系统(3G)

技术领域

本发明涉及用于屏蔽设备的方法，以及用于蜂窝通信系统的屏蔽设备，所述蜂窝通信系统包括蜂窝网络中的用户设备UE。

背景技术

在移动通信系统领域中，使用移动电话(蜂窝电话)以及使用用于无线通信的装置的其他设备是众所周知的，在下文中将用户设备缩写为UE。UE具有以球形模式(spherical pattern)向地面系统发送信号的全向天线。地面系统由多个小区构成，其中所述多个小区由连接到地面天线的覆盖每个小区的多个基站管理。地面天线通常不是全向的，而是受限于提供水平扇区的方位角和提供垂直扇区的高度角(altitude angle)。

UE与目前具有最佳通信参数的基站通信。当通信参数变差时，例如，当UE远离基站并且移动另一小区时，UE从较弱的基站移动到具有较好通信参数的邻近基站。

蜂窝网络通过无线电覆盖的相邻小区的模式来支持。第一代(1G)系统(例如NMT、AMPS等)以及第二代(2G)系统(例如GSM)利用不同频率来区分邻近小区，而使用CDMA的UMTS应用逻辑编码来实现小区区分。2G系统使用TDMA来区分小区中的不同用户。分别使用不同频率和码的原因是使邻近小区中UE的干扰问题最小化。

然而，由于频率的数量是有限的，因此为了多次使用相同频率，不得不在较大的区域内重复蜂窝模式。

目前，没有方法阻止移动设备发起接入到先前准予其接入的国家/运营商等级的任何网络。如果本国运营商(home operator)与另一国家的运营商签有漫游协定，则UE能够在位于运营商的网络的无线覆盖内时与任何地方互连。

即使在没有该批准的情况下，也将允许所有的GSM UE在位于覆盖内时在任何网络中进行紧急呼叫，这就是如果不采取措施就会发生某一交互的原因。

当政府、网络运营商或者其他想要阻止UE与本地网络或者其他网络交互时存在几种情况。例如，为了使业务负载均匀；或者刺穿(puncture)小区并强迫UE移动到另一小区从而移动小区寄宿者(cell boarder)；或者出于保密缘故而阻止业务，例如在监狱或者在飞机或者在图书馆等中。为了阻止其他竞争网络中的干扰，例如使用不同运营商的客户端的干扰，也可以对信号进行阻塞。

因此，希望有一种改进的通信控制系统，其能够更加有效地管理UE和基站之间的通信/业务。

发明内容

本发明涉及用于蜂窝通信系统的屏蔽设备，所述蜂窝通信系统包括蜂窝网络中的用户设备UE。本发明的特征在于屏蔽设备被安排成产生脉冲调制的(pulsed)第一信号，所述脉冲调制的第一信号被匹配成屏蔽蜂窝网络中的第二信号中的控制信道。

这里“屏蔽”指的是在与传送第二信号的相同区域内传送第一信号以使得第一信号被叠加到第二信号的至少包括控制信道的那部分上从而扰乱(disturb)控制信道中的信息。如果该信息被扰乱，则UE就不能读取该信息并且因此不能建立连接。

这里“匹配”指的是以第二信号中控制信道的持续时间、效果、重复间隔和位置的形式把关于第二信号的信息馈入屏蔽设备，并且根据该信息计算并产生具有合适的脉冲间隔和重复间隔以及效果的脉冲调制的第一信号，以使得在控制信道在网络中传送的时间段内，脉冲调制的第一脉冲扰乱第二信号。

本发明的一个好处是：为了防止UE建立与网络的连接，仅仅需要阻止第二信号的一部分。因此屏蔽设备不必连续使用。相反，屏蔽设备以预定脉冲间隔以及预定重复间隔产生单脉冲形式的第一信号。预定脉冲间隔和预定重复间隔应当被设置成阻止控制信道。因此屏蔽设备仅仅使用第二信号的持续时间的一部分。本发明的好处因此在于屏蔽设备具有较低的功率消耗并且因此对于相同的功率使用而言，通过产生多个不同的脉冲来屏蔽网络中的额外信号，可以比连续屏蔽设备具有更高的使用程度。

本发明的另一优点是脉冲调制的第一信号对于整体背景噪声的贡献尽可能小。为了获得尽可能大的信噪比，希望尽可能将噪声保持在低电平。这意味着为了克服噪声以使UE能够区分信号，网络可以发送具有较小效果(less effect)的信号。

第二信号由基站，例如，基站收发台(下面称为BTS)产生。BTS管理通常被称为小区的地理区域。在一种类型的系统中，BTS和UE都是收发器，即，每个都是担当发送器和接收器的双向通信的设备。然而，屏蔽设备还可以被用在其中BTS是发送器并且UE是接收器的单向通信系统中。

在基于GSM的通信系统中，第一脉冲信号在UE和网络所利用的第一频率中具有第一效果。第一信号中的第一效果被匹配成屏蔽第二信号中的控制信道。

在GSM中，使用FDMA方案把频带划分成多个载波频率(也称为频道)，所述多个载波频率具有彼此之间被从25-30kHz(千赫)带宽的顶点测量的200kHz频带隔开的25-30kHz的带宽。然后使用TDMA方案在时间上划分每个载波频率。该方案把无线电信道分成8个时隙。时隙是TDMA系统中的时间单元，并且其大约持续0.577ms(毫秒)。TDMA帧由8个时隙构成并且其连续持续4.616ms。构成TDMA帧的8个时隙中的每一个，然后被分配到单个用户以用于业务。然而，在GPRS中，为了达到增加的数据速率，用户可以获得多个时隙。每个TDMA把一个时隙指定给BCH形式的控制信道并且把剩余的时隙指定给业务信道TCH以及CCCH和/或DCCH形式的控制信道。为了阻止业务仅仅需要扰乱BCH。BCH突发(burst)长度也被表示为BCH批(batch)。三种不同类型的BCH能够被区分。

BTS(这里是收发器)使用BCH向移动站提供与网络同步所需的足够信息。BCH突发长度扩展至5.125个TDMA帧，因此长为23.657ms。BCH突发长度也被称为BCH批。三种不同类型的BCH能够被区分为：

-广播控制信道(BCCH)，其向UE提供识别和接入网络所需要的参数。

-同步信道(SCH)，其向UE提供解调基站传送的信息所需要的训练序列。

-频率校正信道(FCCH)，其向UE提供使其与网络同步所需要的系统的基准频率。

为了阻止GSM业务，仅仅需要屏蔽传送任何BCH的频道。

此外，理论上，为了阻止接收UE由于接收信号的低质量而发起网络连接，只需要屏蔽传送BCH批的频道。理论上，这能够通过屏蔽设备与网络在时间上同步并且第一信号具有个时隙的脉冲间隔以及与BCH突发长度相同的重复间隔来实现。

由于屏蔽设备不一定要与网络在时间上同步，所以为了确保对一个完整的，或者两个BCH时隙的一部分的屏蔽，第一信号需要理论上的最小脉冲间隔4.616ms(8个时隙)。对于等于23.657ms的BCH突发长度，屏蔽设备必须以不超过23.5ms的周期进行周期性地传送从而确保不让任何BCH批完整无缺地通过。

然而，测试已经显示当第一信号中的脉冲间隔为至少7ms并且重复间隔最大为23.5ms时具有最优屏蔽效果。

与通过发送用于干扰整个第二信号的作为连续信号的第一信号来连续地屏蔽第二信号相比，本发明与连续屏蔽相比使用了30％的占空因数(duty cycle)来屏蔽GSM传输。

屏蔽设备能够利用占空因数的静默时间(silent time)屏蔽其他的频道并且因此与连续屏蔽相比，屏蔽设备的屏蔽能力增加到大约3倍。另一优点是屏蔽设备能够使用与连续屏蔽相比70％的额外效果，或者对于与连续信号相同的效果而言，可以节省70％的功率消耗并且因此当使用电池时，可以带来70％的额外的使用寿命。一个另外的优点是70％的功率节省使得在与连续操作的屏蔽设备相比具有相同寿命的情况下增加3倍的输出信号成为可能。

本发明的另一优点是屏蔽设备的源还由于间歇的发信号而更加难以追踪和定位。

本发明的一个效果是第一信号屏蔽第二信号以使得UE不能建立通信链路并且因此不能导向(home in)到第二信号的频带内的某一频率。

目前，2G GSM频率在GSM-1800和GSM-1900频带上均匀分布。小区通常使用2到12个不同频率。

本发明不限于基于GSM的系统，而是可以应用在使用具有不同数量的控制信道、具有不同持续时间的不同数量的时隙的BCH批(BCH突发长度)的第二信号的不同系统中。于是必须通过相应地改变第一信号中的脉冲间隔和脉冲重复间隔来适配本发明。

例如，屏蔽设备可以被应用在使用码来识别连接的CDMA(码分多址)系统中。这里屏蔽设备必须被匹配成产生具有与相应控制信道匹配的脉冲长度和重复间隔的第一信号。

在基于CDMA的通信系统中，第一信号被匹配成对导频信号进行扰乱并且可以包括码。基于CDMA的系统中的导频信号相当于基于TDMA的GSM系统中的BCH批。在基于CDMA的系统中，BCH批可以采用与上述不同的形式，并且利用脉冲调制的信号来扰乱这种信号中的控制信道。

在本发明的一个实施例中，屏蔽设备被安排成产生脉冲调制的第一信号，其具有与控制信道的脉冲长度相同或者至少相同的脉冲长度，并且具有小于所讨论的用于通信系统的BCH批的重复间隔。

在本发明的另一实施例中，屏蔽设备被安排成产生脉冲调制的第一信号，其具有与控制信道的脉冲长度相同或者至少相同的脉冲长度，并且具有与广播信道突发长度内的至少一个控制信道的重复间隔相同的重复间隔。

在后两个实施例中，保持上述优点。

屏蔽设备可以被包含在传送第二信号的BTS中。该方案的好处是可以在不对第二信号进行任何改变的情况下通过屏蔽设备对UE和BTS之间的通信进行控制。

屏蔽设备还可以被包含在与传送第二信号的BTS相距一段距离的第二BTS中。该方案的好处是可以在不对UE、BTS或者第二信号进行任何改变的情况下在小于BTS和第二信号的操作区域的特定的地理区域内对第二信号进行扰乱。依照上述内容，该扰乱控制了UE和BTS之间的通信。

屏蔽设备可以包括信号检测设备，所述信号检测设备检测来自网络的第二信号。当确定第一信号的信号强度和频率时屏蔽设备利用该信息。然而，屏蔽设备可以没有检测设备，但是可以针对某些事件而被编程，即，第一信号具有已经针对不同事件而设定的信号强度和频率。于是屏蔽设备可以被控制为根据即将到来的事件而使用不同的模式。可以手动以及自动地控制屏蔽设备。

屏蔽设备可以包含在BTS中，该BTS包括信号发生器，所述信号发生器产生比第一和第二信号更强的第三信号。第三信号旨在被UE使用来建立专用通信链路。

当离开BTS时第三信号在预定频带具有预定效果以使得第三信号和第二信号之间的比至少对应于UE可以接受的信噪比的最低要求以便建立通信链路。

第三信号可以包含旨在用于控制UE的信息。这种信息的例子是限制UE的输出效果的最大传输单元和向UE提供关于小区大小的信息的最大定时提前(timing advance)。

附图说明

下面将结合多个附图进一步描述本发明，其中

图1示意地示出包括根据本发明的屏蔽设备和UE的网络中的业务方案；

图2示意地示出基于GSM系统中的BCH批传输模式，以及其中；

图3示意地示出本发明的第二实施例，其中来自本发明屏蔽设备的第一信号被叠加在根据图2的作为GSM传输的第二信号上。

具体实施方式

图1示意地示出包括根据本发明的屏蔽设备1和UE的网络中的业务方案。屏蔽设备1与信号发生器2一起被包含在第二基站收发台BTS2中。网络还包括旨在用于与小区内的UE进行通信的第二基站收发台BTS2。

屏蔽设备1产生并从BTS1传送第一信号S1。BTS2产生并传送旨在由UE接收的第二信号S2以便建立通信链路。信号发生器2产生第三信号S3。UE以全向模式传送第四信号S4，旨在通过第三和第四信号建立UE和BTS2之间的通信链路。

第一信号S1旨在将第二信号S2屏蔽到UE不能与BTS2建立通信链路的程度。第三信号与第二信号相同或者不同，但是第三信号比第一和第二信号这二者更强。由于第三信号更强，所以UE能够通过第三和第四信号建立与BTS1的通信链路。

然而，本发明主要涉及屏蔽设备，因此可以在没有信号发生器2-即不传送第三信号的情况下使用屏蔽设备。在该实施例中，UE被完全阻止建立任何通信链路。

BTS1和BTS2这二者都通过传送单元(未示出)来传送信号并且通过接收单元(未示出)来接收信号。

图2示意地示出基于GSM的系统中的第二信号S2中的BCH批传输模式4。应当从左到右并且从上到下逐行阅读该传输模式。在图2中，BCH批还被显示为位于传输模式之下的时隙序列。

GSM是具有多个频道的TDMA技术。每个频道都被划分成包括分配到控制信道或者业务信道(半速率或者全速率TCH)的8个时隙的TDMA帧。控制信道包括BCH和CCCH。每个时隙的长为0.577ms并且BCH突发长度是5.125个TDMA帧并且因此长为23.657ms。

每个TDMA将一个时隙指定给BCH、CCCH(未示出)或者DCCH(未示出)形式的控制信道并且把七个时隙指定为业务信道TCH。BTS使用BCH向移动站提供与网络同步所需要的足够信息。BCH突发长度扩展为5.125个TDMA帧并且因此长为23.657ms。BCH突发长度也被称作BCH批。三种不同类型的BCH能够被区分：用字母B来表示BCCH、用字母S来表示SCH以及用字母F来表示FCCH。

为了阻止GSM业务，仅仅需要屏蔽传送任何BCH的频道。

图3示意地示出把来自本发明的屏蔽设备的第一信号叠加在根据图2的作为GSM传输的第二信号上。在图3中，通过脉冲调制的第一信号S1来屏蔽同步信道S。对于等于23.657ms的BCH突发长度，屏蔽设备周期性地传送脉冲长度至少为7ms并且重复间隔不超过23.5ms的脉冲。第一信号还具有与第二信号的效果相匹配的效果以使得信噪比低到足以使UE丢弃控制信道中的信息。脉冲调制的第一信号的特征阻止任何BCH批完整无缺地通过。

Claims

1、一种用于蜂窝通信系统的屏蔽设备(1)，所述蜂窝通信系统包括蜂窝网络中的用户设备UE(UE)，其特征在于所述屏蔽设备(1)被安排成产生脉冲调制的第一信号(S1)，所述脉冲调制的第一信号(S1)被匹配成屏蔽在蜂窝网络中产生的第二信号(S2)中的控制信道(S，F，B)。

2、如权利要求1所述的屏蔽设备(1)，其特征在于所述屏蔽设备(1)被安排成产生脉冲调制的第一(S1)信号，所述脉冲调制的第一信号具有与控制信道(S，F，B)的脉冲长度相同或者至少相同的脉冲长度并且具有小于广播信道(3)突发长度的重复间隔。

3、如权利要求1和2所述的屏蔽设备(1)，其特征在于所述屏蔽设备(1)被安排成产生脉冲调制的第一(S1)信号，所述脉冲调制的第一信号具有与控制信道(S，F，B)的脉冲长度相同或者至少相同的脉冲长度并且具有与广播信道(3)突发长度内的至少一个控制信道(S，F，B)的重复间隔相同的重复间隔。

4、如前述权利要求中任意一项所述的屏蔽设备(1)，对于GSM蜂窝通信系统，其特征在于所述屏蔽设备(1)被安排成产生脉冲长度至少为7ms并且重复间隔最大为23.5ms或者等于23.5ms的脉冲调制的第一信号(S1)。

5、一种用于屏蔽设备(1)的方法，所述屏蔽设备位于包括用户设备UE(UE)和蜂窝网络的蜂窝通信系统中，其特征在于所述屏蔽设备(1)产生被匹配成屏蔽所述蜂窝网络中的第二信号(S2)中的控制信道(S，F，B)的脉冲调制的第一信号(S1)。

6、如权利要求5所述的用于屏蔽设备(1)的方法，其特征在于所述屏蔽设备(1)产生脉冲调制的第一信号(S1)，所述脉冲调制的第一信号(S1)具有与所述控制信道(S，F，B)的脉冲长度相同或者至少相同的脉冲长度并且具有小于广播信道(3)突发长度的重复间隔。

7、如权利要求5或6所述的用于屏蔽设备(1)的方法，其特征在于所述屏蔽设备(1)产生脉冲调制的第一信号(S1)，所述脉冲调制的第一信号(S1)具有与所述控制信道(S，F，B)的脉冲长度相同或者至少相同的脉冲长度并且具有与广播信道(3)突发长度内的至少一个控制信道(S，F，B)的重复间隔相同的重复间隔。

8、如权利要求5-7中任意一项所述的用于屏蔽设备(1)的方法，其特征在于，对于GSM蜂窝通信系统，其特征在于所述屏蔽设备(1)产生脉冲长度至少为7ms并且重复间隔最大为23.5ms或者等于23.5ms的脉冲调制的第一信号(S1)。