本发明涉及一种基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰方法及系统。该方法包括：在信号探测时隙，获取对待屏蔽区域的探测信号和待屏蔽区域的基站信号；根据探测信号的参数确定待屏蔽区域的空间尺寸坐标；根据基站信号，利用信号衰减模型确定待屏蔽区域的基站信号强度；根据待屏蔽区域的空间尺寸坐标和基站信号强度，基于波束成形原理和信号衰减模型，确定对待屏蔽区域的电磁干扰参数；电磁干扰参数包括电磁干扰功率和天线波形；根据电磁干扰参数，调节干扰系统的天线阵列，产生对待屏蔽区域的干扰信号；干扰信号在干扰信号发送时隙发送至待屏蔽区域。本发明可以对屏蔽区域的信号实现定向屏蔽，降低对非信号屏蔽区域的影响。
1.一种基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰方法，其特征在于，包括：
在信号探测时隙，获取对待屏蔽区域获取的探测信号和所述待屏蔽区域的基站信号；
根据所述探测信号的参数确定待屏蔽区域的空间尺寸坐标；具体过程为：获取每个探测信号的返回时间；根据所述每个探测信号的返回时间确定干扰系统距离所述待屏蔽区域每个反射点的距离；根据所述干扰系统距离每个反射点的距离，基于分类回归算法，构建所述待屏蔽区域的空间点云，得到所述待屏蔽区域的空间尺寸坐标；
根据所述基站信号，利用信号衰减模型确定所述待屏蔽区域的基站信号强度；具体过程为：根据所述基站信号，获取基站的位置坐标；根据所述待屏蔽区域的空间尺寸坐标和所述基站的位置坐标，利用公式RSS＝-(10×α×lgd+A)确定所述待屏蔽区域的基站信号强度；其中，α为所述信号衰减模型的信号衰减因子；d为所述待屏蔽区域距离基站的距离，A为距离基站发射点1m位置处的基站信号平均强度；RSS为所述待屏蔽区域的基站信号强度；
根据所述待屏蔽区域的空间尺寸坐标和所述基站信号强度，基于波束成形原理和信号衰减模型，确定对所述待屏蔽区域的电磁干扰参数；所述电磁干扰参数包括电磁干扰功率和天线波形；
根据所述电磁干扰参数，调节干扰系统的天线阵列，产生对所述待屏蔽区域的干扰信号；所述干扰信号在干扰信号发送时隙发送至所述待屏蔽区域。
2.根据权利要求1所述的基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰方法，其特征在于，所述在信号探测时隙，获取对待屏蔽区域获取的探测信号和所述待屏蔽区域的基站信号，具体包括：在信号探测时隙，利用所述天线阵列的发射电路对所述待屏蔽区域发射第一信号；
利用所述天线阵列的接收电路接收返回的第二信号，得到对待屏蔽区域获取的探测信号；所述第二信号为所述第一信号到达所述待屏蔽区域后返回的信号；
利用所述天线阵列的接收电路接收所述待屏蔽区域的基站信号，得到所述基站信号。
3.根据权利要求1所述的基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰方法，其特征在于，所述根据所述电磁干扰参数，调节干扰系统的天线阵列，产生对所述待屏蔽区域的干扰信号，具体包括：根据所述电磁干扰参数，通过调节所述天线阵列发射电路的电流来调节所述天线阵列发射干扰信号的强度、频率和相位，使所述待屏蔽区域中干扰信号强度大于基站信号强度。
4.一种基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰系统，其特征在于，包括：
信号探测模块，用于在信号探测时隙，获取对待屏蔽区域获取的探测信号和所述待屏蔽区域的基站信号；
待屏蔽区域空间尺寸坐标确定模块，用于根据所述探测信号的参数确定待屏蔽区域的空间尺寸坐标；所述待屏蔽区域空间尺寸坐标确定模块具体包括：返回时间获取单元，用于获取每个探测信号的返回时间；反射点距离确定单元，用于根据所述每个探测信号的返回时间确定干扰系统距离所述待屏蔽区域每个反射点的距离；待屏蔽区域的空间尺寸坐标获取单元，用于根据所述干扰系统距离每个反射点的距离，基于分类回归算法，构建所述待屏蔽区域的空间点云，得到所述待屏蔽区域的空间尺寸坐标；
基站信号强度确定模块，用于根据所述基站信号，利用信号衰减模型确定所述待屏蔽区域的基站信号强度；所述基站信号强度确定模块，具体包括：位置坐标确定单元，用于根据所述基站信号，获取基站的位置坐标；基站信号强度确定单元，用于根据所述待屏蔽区域的空间尺寸坐标和所述基站的位置坐标，利用公式RSS＝-(10×α×lgd+A)确定所述待屏蔽区域的基站信号强度；其中，α为所述信号衰减模型的信号衰减因子；d为所述待屏蔽区域距离基站的距离，A为距离基站发射点1m位置处的基站信号平均强度；RSS为所述待屏蔽区域的基站信号强度；
电磁干扰参数确定模块，用于根据所述待屏蔽区域的空间尺寸坐标和所述基站信号强度，基于波束成形原理和信号衰减模型，确定对所述待屏蔽区域的电磁干扰参数；所述电磁干扰参数包括电磁干扰功率和天线波形；
干扰信号调节模块，用于根据所述电磁干扰参数，调节干扰系统的天线阵列，产生对所述待屏蔽区域的干扰信号；所述干扰信号在干扰信号发送时隙发送至所述待屏蔽区域。
5.根据权利要求4所述的基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰系统，其特征在于，所述信号探测模块具体包括：信号发射单元，用于在信号探测时隙，利用所述天线阵列的发射电路对所述待屏蔽区域发射第一信号；
探测信号接收单元，用于利用所述天线阵列的接收电路接收返回的第二信号，得到对待屏蔽区域获取的探测信号；所述第二信号为所述第一信号到达所述待屏蔽区域后返回的信号；
基站信号接收单元，用于利用所述天线阵列的接收电路接收所述待屏蔽区域的基站信号，得到所述基站信号。
6.根据权利要求4所述的基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰系统，其特征在于，所述干扰信号调节模块，具体包括：干扰信号参数调节单元，用于根据所述电磁干扰参数，通过调节所述天线阵列发射电路的电流来调节所述天线阵列发射干扰信号的强度、频率和相位，使所述待屏蔽区域中干扰信号强度大于基站信号强度。
一种基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰方法和系统
技术领域
[0001] 本发明涉及通信领域，特别是涉及一种基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰方法和系统。
背景技术
[0002] 信号屏蔽器是一种采用同频压制方式进行信号屏蔽的装置，可同时发射多个频段的宽带信号，干扰范围包括GSM、DCS、3G、4G、GPS、WiFi、PHS等多种无线电业务。信号屏蔽器一般用在涉密会议室、学校考场、监狱以及国家重要政府、军事部门等特殊环境中。目前，现有的信号屏蔽器对信号的屏蔽方案主要通过发射大功率的白噪声作为干扰信号，使得用户终端的接收信号的信噪比低，从而无法从接收信号中正常解调屏蔽区域内的基站发射的无线信号，实现屏蔽区域内的移动终端与基站之间的信号屏蔽。然而由于现有屏蔽器以强功率发射干扰信号，目标区域范围外无需屏蔽的移动终端的无线信号也往往受到干扰信号的影响，同时周边运营商基站也会收到大功率信号影响而底噪抬升，使得基站无法正常解调出无需屏蔽的移动终端发射的无线信号，影响了无需信号屏蔽的大量客户的正常通信。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰方法和系统，以对屏蔽区域的信号实现定向屏蔽，降低对非信号屏蔽区域的影响。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
[0005] 一种基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰方法，包括：
[0006] 在信号探测时隙，获取对待屏蔽区域的探测信号和所述待屏蔽区域的基站信号；
[0007] 根据所述探测信号的参数确定待屏蔽区域的空间尺寸坐标；
[0008] 根据所述基站信号，利用信号衰减模型确定所述待屏蔽区域的基站信号强度；
[0009] 根据所述待屏蔽区域的空间尺寸坐标和所述基站信号强度，基于波束成形原理和信号衰减模型，确定对所述待屏蔽区域的电磁干扰参数；所述电磁干扰参数包括电磁干扰功率和天线波形；
[0010] 根据所述电磁干扰参数，调节干扰系统的天线阵列，产生对所述待屏蔽区域的干扰信号；所述干扰信号在干扰信号发送时隙发送至所述待屏蔽区域。
[0011] 可选的，所述在信号探测时隙，获取对待屏蔽区域的探测信号和所述待屏蔽区域的基站信号，具体包括：
[0012] 在信号探测时隙，利用所述天线阵列的发射电路对所述待屏蔽区域发射探测信号；
[0013] 利用所述天线阵列的接收电路接收返回的探测信号，得到待屏蔽区域的探测信号；
[0014] 利用所述天线阵列的接收电路接收所述待屏蔽区域的基站信号，得到所述基站信号。
[0015] 可选的，所述根据所述探测信号的参数确定待屏蔽区域的空间尺寸坐标，具体包括：
[0016] 获取每个探测信号的返回时间；
[0017] 根据所述每个探测信号的返回时间确定干扰系统距离所述待屏蔽区域每个反射点的距离；
[0018] 根据所述干扰系统距离每个反射点的距离，基于分类回归算法，构建所述待屏蔽区域的空间点云，得到所述待屏蔽区域的空间尺寸坐标。
[0019] 可选的，所述根据所述基站信号，利用信号衰减模型确定所述待屏蔽区域的基站信号强度，具体包括：
[0020] 根据所述基站信号，获取基站的位置坐标；
[0021] 根据所述待屏蔽区域的空间尺寸坐标和所述基站的位置坐标，利用公式RSS＝-(10×α×lgd+A)确定所述待屏蔽区域的基站信号强度；其中，α为所述信号衰减模型的信号衰减因子；d为所述待屏蔽区域距离基站的距离，A为距离基站发射点1m位置处的基站信号平均强度；RSS为所述待屏蔽区域的基站信号强度。
[0022] 可选的，所述根据所述电磁干扰参数，调节干扰系统的天线阵列，产生对所述待屏蔽区域的干扰信号，具体包括：
[0023] 根据所述电磁干扰参数，通过调节所述天线阵列发射电路的电流来调节所述天线阵列发射干扰信号的强度、频率和相位，使所述待屏蔽区域中干扰信号强度大于基站信号强度。
[0024] 本发明还提供一种基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰系统，包括：
[0025] 信号探测模块，用于在信号探测时隙，获取对待屏蔽区域的探测信号和所述待屏蔽区域的基站信号；
[0026] 待屏蔽区域空间尺寸坐标确定模块，用于根据所述探测信号的参数确定待屏蔽区域的空间尺寸坐标；
[0027] 基站信号强度确定模块，用于根据所述基站信号，利用信号衰减模型确定所述待屏蔽区域的基站信号强度；
[0028] 电磁干扰参数确定模块，用于根据所述待屏蔽区域的空间尺寸坐标和所述基站信号强度，基于波束成形原理和信号衰减模型，确定对所述待屏蔽区域的电磁干扰参数；所述电磁干扰参数包括电磁干扰功率和天线波形；
[0029] 干扰信号调节模块，用于根据所述电磁干扰参数，调节干扰系统的天线阵列，产生对所述待屏蔽区域的干扰信号；所述干扰信号在干扰信号发送时隙发送至所述待屏蔽区域。
[0030] 可选的，所述信号探测模块具体包括：
[0031] 信号发射单元，用于在信号探测时隙，利用所述天线阵列的发射电路对所述待屏蔽区域发射探测信号；
[0032] 探测信号接收单元，用于利用所述天线阵列的接收电路接收返回的探测信号，得到待屏蔽区域的探测信号；
[0033] 基站信号接收单元，用于利用所述天线阵列的接收电路接收所述待屏蔽区域的基站信号，得到所述基站信号。
[0034] 可选的，所述待屏蔽区域空间尺寸坐标确定模块，具体包括：
[0035] 返回时间获取单元，用于获取每个探测信号的返回时间；
[0036] 反射点距离确定单元，用于根据所述每个探测信号的返回时间确定干扰系统距离所述待屏蔽区域每个反射点的距离；
[0037] 待屏蔽区域的空间尺寸坐标获取单元，用于根据所述干扰系统距离每个反射点的距离，基于分类回归算法，构建所述待屏蔽区域的空间点云，得到所述待屏蔽区域的空间尺寸坐标。
[0038] 可选的，所述基站信号强度确定模块，具体包括：
[0039] 位置坐标确定单元，用于根据所述基站信号，获取基站的位置坐标；
[0040] 基站信号强度确定单元，用于根据所述待屏蔽区域的空间尺寸坐标和所述基站的位置坐标，利用公式RSS＝-(10×α×lgd+A)确定所述待屏蔽区域的基站信号强度；其中，α为所述信号衰减模型的信号衰减因子；d为所述待屏蔽区域距离基站的距离，A为距离基站发射点1m位置处的基站信号平均强度；RSS为所述待屏蔽区域的基站信号强度。
[0041] 可选的，所述干扰信号调节模块，具体包括：
[0042] 干扰信号参数调节单元，用于根据所述电磁干扰参数，通过调节所述天线阵列发射电路的电流来调节所述天线阵列发射干扰信号的强度、频率和相位，使所述待屏蔽区域中干扰信号强度大于基站信号强度。
[0043] 根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
[0044] 本发明可以识别基站射频信息和待屏蔽区域的空间大小、形状以及干扰系统在空间的相对位置，对屏蔽空间所需的干扰信号大小进行智能调节，并通过天线阵列将干扰信号尽可能限制在需要屏蔽的空间内，从而解决现有电磁干扰系统应用时，干扰目标区域范围外无需屏蔽的移动终端与基站之间的无线通信的问题。
附图说明
[0045] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0046] 图1为本发明基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰方法的流程示意图；
[0047] 图2为本发明基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰系统实施例1的结构示意图；
[0048] 图3为本发明基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰系统实施例2的结构示意图。
具体实施方式
[0049] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0050] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0051] 图1为本发明基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰方法的流程示意图。如图1所示，本发明基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰方法包括以下步骤：
[0052] 步骤100：在信号探测时隙，获取对待屏蔽区域的探测信号和待屏蔽区域的基站信号。本发明通过在信号探测时隙，利用天线阵列的发射电路对所述待屏蔽区域发射探测信号，利用所述天线阵列的接收电路接收待屏蔽区域反射点返回的探测信号，得到待屏蔽区域的探测信号。同时，利用所述天线阵列的接收电路接收所述待屏蔽区域的基站信号，得到所述基站信号。
[0053] 步骤200：根据探测信号的参数确定待屏蔽区域的空间尺寸坐标。通过对探测信号进行分析，得到每个探测信号的强度、传播时间即返回时间等信息。将每个探测信号的返回时间与光速相乘，可以得到每个探测信号对应的反射点距离干扰系统信号发射点的距离。然后利用分类、回归算法可以得到待屏蔽区域的空间信息，包括空间大小、形状以及干扰系统在该空间中的相对位置，进而构建待屏蔽区域的空间点云，得到待屏蔽区域的空间尺寸坐标。可以采用训练好的神经网络模型，将探测信号的强度和距离信息输入该神经网路模型，经过神经网络模型内置的分类回归算法，输出每个探测信号的空间信息，进而得到整个待屏蔽区域的空间信息。
[0054] 步骤300：根据基站信号，利用信号衰减模型确定待屏蔽区域的基站信号强度。对基站信号进行解析，可以得到基站信号强度、基站的位置坐标、基站编号等信息。将当前探测得到的基站信号的信号强度和干扰系统与基站之间的距离代入信号衰减模型可以得到信号衰减模型中的未知参数α。进而，根据待屏蔽区域的空间尺寸坐标和基站的位置坐标可以确定待屏蔽区域与基站之间的距离，将待屏蔽区域与基站之间的距离代入信号衰减模型RSS＝-(10×α×lgd+A)便可以得到待屏蔽区域的基站信号强度。公式中，α为所述信号衰减模型的信号衰减因子；d为所述待屏蔽区域距离基站的距离，A为距离基站发射点1m位置处的基站信号平均强度；RSS为所述待屏蔽区域的基站信号强度。
[0055] 步骤400：根据待屏蔽区域的空间尺寸坐标和基站信号强度，基于波束成形原理和信号衰减模型，确定对待屏蔽区域的电磁干扰参数。电磁干扰参数包括电磁干扰功率和天线波形。
[0056] 步骤500：根据电磁干扰参数，调节干扰系统的天线阵列，产生对待屏蔽区域的干扰信号。具体的，根据电磁干扰参数，通过调节所述天线阵列发射电路的电流来调节所述天线阵列发射干扰信号的强度、频率和相位，进而产生干扰信号，使待屏蔽区域中干扰信号强度大于基站信号强度，然后在干扰信号发送时隙将干扰信号发送至待屏蔽区域，实现对待屏蔽区域的信号屏蔽。
[0057] 图2为本发明基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰系统实施例1的结构示意图，如图2所示，本实施例的基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰系统包括以下结构：
[0058] 信号探测模块201，用于在信号探测时隙，获取对待屏蔽区域的探测信号和所述待屏蔽区域的基站信号。
[0059] 待屏蔽区域空间尺寸坐标确定模块202，用于根据所述探测信号的参数确定待屏蔽区域的空间尺寸坐标。
[0060] 基站信号强度确定模块203，用于根据所述基站信号，利用信号衰减模型确定所述待屏蔽区域的基站信号强度。
[0061] 电磁干扰参数确定模块204，用于根据所述待屏蔽区域的空间尺寸坐标和所述基站信号强度，基于波束成形原理和信号衰减模型，确定对所述待屏蔽区域的电磁干扰参数；所述电磁干扰参数包括电磁干扰功率和天线波形。
[0062] 干扰信号调节模块205，用于根据所述电磁干扰参数，调节干扰系统的天线阵列，产生对所述待屏蔽区域的干扰信号；所述干扰信号在干扰信号发送时隙发送至所述待屏蔽区域。
[0063] 作为具体实施例，本发明基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰系统中，所述信号探测模块201具体包括：
[0064] 信号发射单元，用于在信号探测时隙，利用所述天线阵列的发射电路对所述待屏蔽区域发射探测信号。
[0065] 探测信号接收单元，用于利用所述天线阵列的接收电路接收返回的探测信号，得到待屏蔽区域的探测信号。
[0066] 基站信号接收单元，用于利用所述天线阵列的接收电路接收所述待屏蔽区域的基站信号，得到所述基站信号。
[0067] 作为具体实施例，本发明基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰系统中，所述待屏蔽区域空间尺寸坐标确定模块202，具体包括：
[0068] 返回时间获取单元，用于获取每个探测信号的返回时间。
[0069] 反射点距离确定单元，用于根据所述每个探测信号的返回时间确定干扰系统距离所述待屏蔽区域每个反射点的距离。
[0070] 待屏蔽区域的空间尺寸坐标获取单元，用于根据所述干扰系统距离每个反射点的距离，基于分类回归算法，构建所述待屏蔽区域的空间点云，得到所述待屏蔽区域的空间尺寸坐标。
[0071] 作为具体实施例，本发明基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰系统中，所述基站信号强度确定模块203，具体包括：
[0072] 位置坐标确定单元，用于根据所述基站信号，获取基站的位置坐标。
[0073] 基站信号强度确定单元，用于根据所述待屏蔽区域的空间尺寸坐标和所述基站的位置坐标，利用公式RSS＝-(10×α×lgd+A)确定所述待屏蔽区域的基站信号强度；其中，α为所述信号衰减模型的信号衰减因子；d为所述待屏蔽区域距离基站的距离，A为距离基站发射点1m位置处的基站信号平均强度；RSS为所述待屏蔽区域的基站信号强度。
[0074] 作为具体实施例，本发明基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰系统中，所述干扰信号调节模块205，具体包括：
[0075] 干扰信号参数调节单元，用于根据所述电磁干扰参数，通过调节所述天线阵列发射电路的电流来调节所述天线阵列发射干扰信号的强度、频率和相位，使所述待屏蔽区域中干扰信号强度大于基站信号强度。
[0076] 图3为本发明基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰系统实施例2的结构示意图。如图3所示，本实施例基于环境识别的蜂窝网络电磁干扰系统包括：天线阵列301、与天线阵列匹配的发射电路308和接收电路302，以及主控系统303。主控系统303包括射频信息采集处理模块304、智能识别模块305、干扰控制模块306和时序控制模块307。
[0077] 所述天线阵列301与发射电路308连接时，分别在不同的时隙，发射环境探测信号和通信干扰信号。
[0078] 所述天线阵列301与接收电路302连接时，用于接收环境中的基站射频信号以及环境探测信息在室内空间中的发射信号。
[0079] 所述主控系统303，首先采集环境中的基站射频信息，再通过探测信号获取空间信息，所有射频信号探测信号的反射信号都由射频信息采集处理模块304处理。利用基站射频信息和空间信息，通过智能识别模块305智能识别所需要干扰信号大小，并通过干扰控制模块306智能控制干扰信号的产生。
[0080] 时序控制模块307，用于射频信息采集处理模块、智能识别模块、干扰控制模块之间的时序关系。整个干扰系统首先不发射任何信号，在信号探测时隙获取空间中的基站射频信息，然后发射探测信号，获取空间信息；最后智能调节干扰信号，在干扰信号发送时隙发送至待屏蔽区域。
[0081] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0082] 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
