Устройство постановки помех для мобильной связи
Изобретение относится к системам сотовой связи и может быть использовано для управления связью путем постановки помех. Достигаемый технический результат - повышение эффективности управления связью. Устройство постановки помех для системы сотовой связи содержит оборудование пользователя (UE) по меньшей мере одну базовую приемопередающую станцию в сотовой сети и выполнено с возможностью формирования импульсного первого сигнала (S1) с таким периодом повторения импульсов и интервалом повторения, что первый импульсный сигнал (S1) искажает второй импульсный сигнал (S2) в течение периода времени, когда канал управления (S, F, В) во втором сигнале (S2) передается в сотовой сети, причем второй сигнал (S2) является сигналом вещательного канала, передаваемым от базовой приемопередающей станции для установления линии связи между базовой приемопередающей станцией и оборудованием пользователя (UЕ). 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
СОКРАЩЕНИЯ
| 1G | Беспроводная сеть мобильной связи первого поколения |
| 2.5G | GPRS и EDGE |
| 2G | Беспроводная сеть мобильной связи второго поколения |
| 3G | Беспроводная сеть мобильной связи третьего поколения |
| 4G | Беспроводная сеть мобильной связи четвертого поколения (CDMA + IS-95) |
| AMPS | Усовершенствованная служба мобильной радиотелефонной (сотовой) связи (1G) |
| AMPS/D | Цифровая усовершенствованная служба мобильной радиотелефонной (сотовой) связи (2G) |
| BCCH | Канал управления вещанием/радиовещанием/передачей |
| BCH | Вещательные каналы GSM, т.е. FCCH, SCH и BCCH |
| BTS | Базовая приемно-передающая станция |
| СССH | Общие каналы управления |
| CDMA | Многостанционный доступ с кодовым разделением каналов (3G) |
| СDMA2000, также известный как IMT-CDMA со многими несущими или 1ЧRTT (3G) | |
| DCCH | Выделенный канал управления |
| EDGE | (технология) увеличения скорости данных для содействия эволюции GSM (2.5G) |
| FACCH | Быстродействующий объединенный канал управления |
| FCCH | Канал подстройки частоты (несущей) |
| GPRS | Общий сервис/услуга пакетной радиопередачи (для GSM и других систем сотовой связи) (2.5G) |
| GSM | Глобальная система мобильной связи (2G) |
| IS-95 | Международный стандарт 95 (IS-95) является первым основанным на CDMA цифровым стандартом сотовой связи |
| NMT | Мобильная телефонная связь Скандинавии (1G) |
| RBS | Базовая радиостанция, точка доступа к сети в радиосвязи с UE, обслуживаемым этой сетью |
| SACCH | Низкоскоростной объединенный канал управления |
| SCH | Канал синхронизации |
| SDCCH | Автономный выделенный канал управления |
| TCH | Канал управления трафиком |
| TDMA | Множественный доступ с временным разделением |
| UE | Оборудование пользователя, например, сотовый телефон |
| UMTS | Универсальная мобильная телекоммуникационная система (3G) |
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к способу для устройства экранирования и устройству экранирования для системы сотовой связи, содержащей оборудование пользователя UE, в сотовой сети.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В области систем мобильной связи известно использование мобильных телефонов (сотовых телефонов) и других устройств, использующих средство для беспроводной связи, далее сокращенное UE для оборудования пользователя. UE имеет ненаправленную антенну, посылающую сигналы в сферической форме к наземной системе. Наземная система построена из некоторого количества сот, управляемых некоторым количеством базовых станций, подключенных к заземленным антеннам, покрывающим каждую соту. Заземленные антенны обычно не являются ненаправленными, а ограничены азимутальным углом, дающим горизонтальный сектор, и углом высоты, дающим вертикальный сектор.
UE связываются с той базовой станцией, которая имеет наилучшие на данный момент параметры связи. Когда параметры связи изменяются в сторону ухудшения, например, когда UE перемещается прочь от базовой станции и перемещается в другую соту, UE перемещается от более слабой базовой станции к соседней базовой станции с более хорошими параметрами связи.
Сотовые сети поддерживаются посредством конфигурации смежных сот радиоохвата. Системы первого поколения (1G), такие как NMT, AMPS и т.д., и системы второго поколения (2G), такие как GSM, используют различные частоты для разделения соседних сот, тогда как UMTS, использующая CDMA, применяет логическое кодирование для достижения разделения сот. 2G системы используют TDMA для разделения различных пользователей в соте. Причиной для использования различных частот и кодов, соответственно, является минимизация проблем помех для UE в соседних сотах.
Однако количества частот ограничены, вот почему сотовая конфигурация должна быть повторена в большей области для использования одной и той же частоты некоторое количество раз.
В настоящее время не существует способа помешать мобильному телефону инициировать доступ к любой сети, к которой ему был предоставлен доступ, на национальном/операторском уровне. Если домашний оператор имеет соглашение роуминга с оператором в другой стране, то UE может затем быть способным к внутреннему соединению везде в пределах радиоохвата сети этого оператора.
Даже без этого одобрения всем GSM UE будет позволено делать аварийные вызовы в любой сети в пределах охвата, вот почему некоторое взаимодействие будет иметь место, если не приняты меры.
Существует некоторые ситуации, когда правительство, оператор сети или другие хотели бы помешать UE взаимодействовать с собственной сетью или другими сетями, например, для того, чтобы выровнять нагрузки трафика; или «перфорировать» соту и заставить UE переместиться в другую соту, тем самым перемещая границы соты; или воспрепятствовать трафику по причинам секретности, например, в тюрьме или в самолете, или в библиотеке и т.д. Сигнал может быть также блокирован для того, чтобы помешать помехам в других конкурирующих сетях, например, для клиента, использующего другой оператор.
Следовательно, имеется потребность в усовершенствованной системе управления, которая может управлять связью/трафиком между UE и базовой станцией более эффективно.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к устройству экранирования для системы сотовой связи, содержащей оборудование пользователя UE в сотовой сети. Изобретение характеризуется тем, что устройство экранирования выполнено с возможностью формирования импульсного первого сигнала, подгоняемого для экранирования канала управления во втором сигнале в сотовой сети.
Здесь «экран» относится к первому сигналу, передаваемому в том же самом регионе, где передается второй сигнал, таким образом, что первый сигнал накладывается по меньшей мере на часть второго сигнала, содержащую канал управления, что искажает информацию в канале управления. Если информация искажена, то UE не может считывать эту информацию и, следовательно, не может установить соединение.
Здесь «подгонка» относится к устройству экранирования, на которое подается информация о втором сигнале в форме длительности, действия, интервала повторения и положения канала управления во втором сигнале, и из этой информации оно вычисляет и формирует импульсный первый сигнал с соответствующим интервалом импульса и интервалом повторения и действует таким образом, что импульсный первый сигнал искажает второй сигнал в течение периода времени, когда канал управления передается в сети.
Одним преимуществом изобретения является то, что необходимо блокировать только часть второго сигнала для того, чтобы помешать UE установить соединение с сетью. Следовательно, устройство экранирования не должно использоваться непрерывно. Напротив, устройство экранирования формирует первый сигнал в форме одного импульса с заданным интервалом импульса и в заданном интервале повторения. Заданный интервал импульса и заданный интервал повторения будут установлены таким образом, что канал управления блокируется. Устройство экранирования, таким образом, использует только часть длительности второго сигнала. Преимущество изобретения, таким образом, находится в устройстве экранирования, которое потребляет меньше энергии и может, для того же самого использования энергии, таким образом, использоваться в более высокой степени, чем непрерывное устройство экранирования посредством формирования некоторого количества различных импульсов для экранирования дополнительных сигналов от сети.
Другим преимуществом изобретения является то, что импульсный первый сигнал дает настолько малый вклад в общий фоновый шум, насколько это возможно. Желательно удерживать этот шум при возможном наиболее низком уровне для того, чтобы получить возможно большее отношение «сигнал-шум». Это означает, что сеть может передавать сигналы с меньшим действием для преодоления этого шума для того, чтобы UE было способно различить этот сигнал.
Второй сигнал формируется базовой станцией, например, базовой приемно-передающей станцией (далее называемой BTS). BTS управляет географической областью, часто называемой сотой. В одном типе системы как BTS, так и UE являются приемопередатчиками, т.е. каждый из них является устройством для двусторонней связи, действующим как отправитель, так и приемник. Однако устройство экранирования может также использоваться в системе односторонней связи, когда BTS является отправителем, а UE является приемником.
В системе связи, основанной на GSM, импульсный первый сигнал имеет первое действие в первой частоте, используемой UE и сетью. Первое действие в первом сигнале подгоняется для экранирования канала управления во втором сигнале.
В GSM полоса частот разделена с использованием схемы FDMA на некоторое количество частот несущей (также называемых частотными каналами) с шириной полосы частот 25-30 кГц, отделенными друг от друга полосой частот 200 кГц, измеряемой от пика полосы частот 25-30 кГц. Каждая частота несущей затем делится по времени с использованием схемы TDMA. Эта схема разбивает радиоканал на 8 временных интервалов. Временной интервал является единицей времени в системе TDMA, и он длится приблизительно 0,577 мс. TDMA кадр образуется 8 временными интервалами и длится, следовательно, 4,616 мс. Каждый из восьми временных интервалов, которые образуют TDMA кадр, затем назначается единственному пользователю для трафика. Однако в GPRS пользователь может получить некоторое количество временных интервалов для того, чтобы получить доступ к увеличенной скорости передачи данных. Каждый TDMA определяет один временной интервал для канала управления в форме BCH и определяет остальные временные интервалы для каналов трафика TCH и каналов управления в форме CCCH и/или DCCH. Для того чтобы помешать трафику, необходимо исказить только BCH. Длина пакета BCH также называется BCH пакетом. Можно различать три различных типа BCH.
BCH используются BTS (здесь приемопередатчик) для обеспечения мобильной станции достаточной информацией, в которой она нуждается, для синхронизации с сетью. Длина BCH пакета простирается выше 5 и 1/8 TDMA кадров и, следовательно, равна 23,657 мс. Длина BCH пакета также называется BCH пакетом. Можно различать три различных типа BCH:
Канал управления вещанием (BCCH), который дает UE параметры, необходимые для идентификации и доступа к сети.
Канал синхронизации (SCH), который дает UE настроечную последовательность (сигналов), необходимую для демодулирования информации, передаваемой базовой станцией.
Канал подстройки частоты (несущей) (FCCH), который поставляет UE начало отсчета частоты системы для его синхронизации с сетью.
Для того чтобы воспрепятствовать GSM трафику, необходимо экранировать только частотные каналы, передающие любой из BCH.
Кроме того, теоретически необходимо экранировать только частотные каналы, передающие BCH пакет для того, чтобы помешать принимающему UE инициировать сетевое соединение, из-за низкого качества принимаемого сигнала. Теоретически это может быть достигнуто посредством устройства экранирования, синхронизированного по времени с сетью, и где первый сигнал имеет интервал импульса в один временной интервал и интервал повторения, идентичный длине BCH пакета.
Поскольку устройство экранирования необязательно синхронизировано по времени с сетью, первому сигналу необходимо иметь теоретически минимальный интервал импульса 4,616 мс (восемь временных интервалов) для обеспечения экранирования одного полного или частей двух временных интервалов BCH. С длиной BCH пакета, равной 23,657 мс, устройство экранирования должно осуществлять передачу периодически с временем периода, не превышающим 23,5 мс, для обеспечения отсутствия риска того, что какой-либо BCH пакет пройдет неповрежденным.
Однако тестирование показало оптимальный эффект экранирования, когда интервал импульса в первом сигнале равен по меньшей мере 7 мс с максимальным интервалом повторения 23,5 мс.
По сравнению с непрерывным экранированием второго сигнала посредством посылки первого сигнала как непрерывного сигнала, интерферирующего со вторым сигналом в его целостности, данное изобретение использует рабочий цикл 30% по сравнению с непрерывным экранированием для экранирования GSM передачи.
Устройство экранирования может использовать паузу рабочего цикла для экранирования дополнительных частотных каналов и увеличения тем самым способности экранирования устройства экранирования приблизительно в три раза по сравнению с непрерывным экранированием. Еще одним преимуществом является то, что устройство экранирования может использовать 70% дополнительного действия по сравнению с непрерывным экранированием или для того же самого действия, что и непрерывный сигнал является потребляющим на 70% меньше энергии и, таким образом, дающим 70% дополнительного срока службы при работе на батарее. Одним дополнительным преимуществом является то, что 70%-ная экономия энергии дает возможность увеличить выходной сигнал в три раза с тем же сроком службы, что и для непрерывно работающего устройства экранирования.
Другим преимуществом изобретения является то, что источник устройства экранирования будет также более сложно отследить и определить его местоположение благодаря нестационарной передаче сигналов.
Одним эффектом изобретения является то, что первый сигнал экранирует второй сигнал таким образом, что UE не может установить линию связи и, следовательно, не может войти на определенную частоту в пределах полосы частот второго сигнала.
В настоящее время 2G GSM частоты равномерно распределены на диапазонах GSM-1800 и GSM-1900. Сота обычно использует от двух до 12 различных частот.
Изобретение не ограничено системой, основанной на GSM, а может использоваться в различных системах, использующих второй сигнал с BCH пакетом (длиной BCH пакета), различным числом временных интервалов с различными длительностями и различным числом каналов управления. Изобретение затем должно быть адаптировано посредством изменения интервала импульса и интервала повторения импульса в первом сигнале, соответственно.
Например, устройство экранирования может использоваться в системе CDMA (множественного доступа с кодовым разделением), использующей коды для идентификации соединений. Устройство экранирования должно быть здесь подогнано для формирования первого сигнала с длиной импульса и интервалом повторения, согласованных с соответствующим каналом управления.
В системе связи, основанной на CDMA, первый сигнал подгоняется для искажения пилот-сигнала и может содержать код. Пилот-сигнал в системе, основанной на CDMA, соответствует BCH пакету в GSM системе, основанной на TDMA. Однако в системе, основанной на CDMA, BCH пакет может иметь форму, отличную от вышеупомянутой, и канал управления в таком сигнале искажается импульсным сигналом.
В одном варианте осуществления изобретения устройство экранирования выполнено с возможностью формирования импульсного первого сигнала с той же самой длиной импульса или по меньшей мере с той же самой длиной импульса, что и длины импульса канала управления, и с интервалом повторения, меньшим, чем BCH пакет для рассматриваемой системы связи.
В другом варианте осуществления изобретения устройство экранирования выполнено с возможностью формирования импульсного первого сигнала с той же самой длиной импульса или по меньшей мере с той же самой длиной импульса, что и длина импульса канала управления, и с интервалом повторения, идентичным интервалу повторения по меньшей мере одного канала управления в пределах длины пакета вещательного канала.
В двух последних вариантах осуществления поддерживаются вышеупомянутые преимущества.
Устройство экранирования может содержаться в BTS, передающей второй сигнал. Преимущество этого решения состоит в том, что связь между UE и BTS может управляться устройством экранирования без каких-либо изменений, осуществляемых во втором сигнале.
Устройство экранирования может также содержаться во второй BTS, расположенной на некотором расстоянии от BTS, передающей второй сигнал. Преимущество этого решения состоит в том, что второй сигнал может искажаться в конкретной географической области, меньшей, чем рабочая область BTS и второго сигнала без каких-либо изменений UE, BTS или второго сигнала. Это искажение управляет связью между UE и BTS согласно вышеуказанному.
Устройство экранирования может содержать устройство детектирования сигналов, которое детектирует второй сигнал от сети. Эта информация используется устройством экранирования при определении уровня и частоты первого сигнала. Однако устройство экранирования может не иметь устройства детектирования, но может быть вместо этого запрограммированным для определенных событий, т.е. первый сигнал имеет уровень сигнала и частоту, уже установленные для различных событий. Устройство экранирования может затем управляться для использования различных режимов, зависящих от рассматриваемого события. Устройство экранирования может управляться как вручную, так и автоматически.
Устройство экранирования может содержаться в BTS, также содержащей генератор сигналов, генерирующий третий сигнал, являющийся более сильным, чем первый и второй сигналы. Третий сигнал предназначен для использования UE для установки выделенной линии связи.
Третий сигнал имеет заданное действие в заданной полосе частот при покидании BTS, так что отношение между третьим сигналом и вторым сигналом соответствует по меньшей мере минимальному требованию для отношения «сигнал-шум», полученному UE для установки линии связи.
Третий сигнал может содержать информацию, предназначенную для управления UE. Примерами такой информации являются блок максимальной передачи, который ограничивает выходное действие UE, и максимальное временное продвижение, дающее UE информацию о том, насколько велика данная сота.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение будет описано ниже в соединении с некоторым количеством чертежей, где:
Фиг. 1 схематично показывает схему трафика в сети, содержащей устройство экранирования согласно изобретению, и UE;
Фиг. 2 схематично показывает конфигурацию передачи BCH пакета в системе, основанной на GSM, и где;
Фиг. 3 схематично показывает второй вариант осуществления изобретения, где первый сигнал от изобретательского устройства экранирования накладывается на второй сигнал, являющийся передачей GSM согласно фиг. 2.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг. 1 схематично показывает схему трафика в сети, содержащей устройство 1 экранирования согласно изобретению и UE. Устройство 1 экранирования содержится во второй базовой приемно-передающей станции BTS2 вместе с генератором 2 сигналов. Сеть также содержит вторую базовую приемно-передающую станцию BTS2, предназначенную для связи с UE в пределах соты.
Устройство 1 экранирования формирует и передает первый сигнал S1 от BTS1. BTS2 формирует и передает второй сигнал S2, предназначенный для принятия UE, для установления линии связи. Генератор 2 сигналов формирует третий сигнал S3. UE передает четвертый сигнал S4 в ненаправленной форме, предназначенный для использования для установления линии связи между UE и BTS2 через третий и четвертый сигналы.
Первый сигнал S1 предназначен для экранирования второго сигнала S2 до такой степени, что UE не может установить линию связи с BTS2. Третий сигнал является идентичным второму сигналу или другим, но третий сигнал является более сильным, чем первый и второй сигналы. Поскольку третий сигнал является более сильным, UE может установить линию связи с BTS1 через третий и четвертый сигналы.
Однако изобретение относится, в основном, к устройству экранирования, и, следовательно, устройство экранирования могло бы использоваться без генератора 2 сигналов, т.е. без передачи третьего сигнала. В этом варианте осуществления UE препятствуют установить какую-либо связь вообще.
Как BTS1, так и BTS2 передают сигналы посредством использования передающего блока (не показан) и принимают сигналы посредством использования принимающего блока (не показан).
Фиг. 2 схематично показывает конфигурацию 4 передачи пакета BCH во втором сигнале S2 в системе, основанной на GSM. Эта конфигурация передачи должна читаться слева направо и сверху вниз строка за строкой. На фиг. 2 BCH пакет также показан как последовательность временных интервалов ниже конфигурации передачи.
GSM является TDMA способом с множественными частотными каналами. Каждый частотный канал разделен в TDMA кадр, содержащий восемь временных интервалов, назначенных каналам управления или каналам трафика (TCH половинной или полной скорости). Каналы управления содержат BCH и CCCH. Каждый временной интервал имеет в длину 0,577 мс, и длина BCH пакета равна 5 и 1/8 TDMA кадров и, следовательно, 23,657 мс в длину.
Каждый TDMA предназначает один временной интервал для канала управления в форме BCH, CCCH (не показан) или DCCH (не показан) и определяет семь временных интервалов как каналы трафика TCH. BCH каналы используются BTS для обеспечения мобильной станции достаточной информацией, которая необходима ей для синхронизации с сетью. Длина BCH пакета простирается выше 5 и 1/8 TDMA кадров и, следовательно, равна 23,657 мс. Длина BCH пакета также называется BCH пакетом. Могут различаться три различных типа BCH: BCCH, изображенный буквой В; SCH, изображенный буквой S; и FCCH, изображенный буквой F.
Для того чтобы помешать GSM трафику, необходимо только экранировать частотные каналы, передающие любой из BCH.
Фиг. 3 схематично показывает первый сигнал от изобретательского устройства экранирования, наложенный на второй сигнал, являющийся GSM передачей согласно фиг. 2. На фиг. 3 канал S синхронизации экранирован импульсным первым сигналом S1. С длиной BCH пакета, равной 23,657 мс, устройство экранирования периодически передает импульс с длиной импульса по меньшей мере 7 мс и с интервалом повторения, не превышающим 23,5 мс. Первый сигнал также имеет действие, совпадающее с действием второго сигнала таким образом, что отношение «сигнал-шум» становится достаточно низким для того, чтобы UE игнорировал информацию в канале управления. Особенности импульсного первого сигнала препятствуют прохождению BCH пакета неповрежденным.
1. Устройство (1) постановки помех для системы сотовой связи, содержащее оборудование пользователя (UE) и, по меньшей мере, одну базовую приемопередающую станцию в сотовой сети, характеризующееся тем, что устройство (1) постановки помех выполнено с возможностью формирования импульсного первого сигнала (S1) с таким периодом повторения импульсов и интервалом повторения, что импульсный первый сигнал (S1) искажает второй импульсный сигнал (S2) в течение периода времени, когда канал управления (S, F, В) во втором сигнале (S2) передается в сотовой сети, причем второй сигнал (S2) является сигналом вещательного канала, передаваемым от базовой приемно-передающей станции для установления линии связи между базовой приемно-передающей станцией и оборудованием пользователя (UE), и при этом период повторения импульсов импульсного первого сигнала (S1) имеет ту же длину, что и период повторения импульсов канала управления (S, F, В) во втором сигнале (S2), и интервал повторения импульсного первого сигнала (S1) является меньшим, чем длина пакета вещательного канала (3).
2. Устройство постановки помех по п.1, отличающееся тем, что устройство (1) постановки помех выполнено с возможностью формирования импульсного первого сигнала (S1) с длиной импульса, равной, по меньшей мере, 7 мс, и с интервалом повторения не более 23,5 мс.
3. Способ постановки помех для сигнала, передаваемого от базовой приемопередающей станции в системе сотовой связи, содержащей оборудование пользователя (UE) и, по меньшей мере, одну базовую приемопередающую станцию в сотовой сети, характеризующийся тем, что устройство (1) постановки помех формирует импульсный первый сигнал (S1) с таким периодом повторения импульсов и интервалом повторения, что импульсный первый сигнал (S1) искажает второй импульсный сигнал (S2) в течение периода времени, когда канал управления (S, F, В) во втором сигнале (S2) передается в сотовой сети, причем второй сигнал (S2) является сигналом вещательного канала, передаваемым от базовой приемопередающей станции для установления линии связи между базовой приемопередающей станцией и оборудованием пользователя (UE), при этом период повторения импульсов импульсного первого сигнала (S1) имеет ту же длину, что и период повторения импульсов канала управления (S, F, В) во втором сигнале (S2), и интервал повторения импульсного первого сигнала (S1) является меньшим, чем длина пакета вещательного канала (3).
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что устройство (1) постановки помех формирует импульсный первый сигнал (S1) с длиной импульса, равной, по меньшей мере, 7 мс и с интервалом повторения не более 23,5 мс.
