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移动电话探测技术研究(2)


 特定场所移动电话检测仪应该包括射频和控制两个部分。射频部分包括接收和发射两个模块。由于目前国内的公共移动通信网主要有两种制式,GSM和CDMA,其中GSM包括900MHz和1800MHz 两个频段,CDMA工作在800MHz频段。对GSM手机来说,900M和1800M的信道在选取蜂窝小区(CELL)的时候没有本质区别,不管是900M频段还是1800M频段,手机只会选取一个信号强度最大的小区广播信道,并且检验位置区参数,做下一步的处理。所以检测仪的射频部分只需工作于800、900MHz频段。射频部分的研发内容包括:1)高性能的无线电收发信机,要求覆盖800,900MHz频段。它由高性能滤波器,低噪声放大器,高效率功放,混频器等组成。由于其工作于微波频段,故对使用器件、电路设计、合理布局乃至制造工艺都会有严格的要求。2)高性能频率合成器。特定场所移动电话检测仪要求能够快速切换频点,精确捕捉到手机的信号发射,这些功能都需要高性能的频率合成器来支持。频率合成器工作频段覆盖CDMA的800M频段和GSM的900M频段。3)基带处理部分。包括CDMA和GSM两个模块,分别完成两种制式的信号的产生。
 控制部分功能包括对硬件的控制,模拟信令信号的产生和对接收到的信号进行分析、判断并告警。这部分的开发工作包括:1)以MCU为核心的控制平台的搭建,包括键盘显示等人机接口的设计,射频部分的控制电路等等。2)信号分析软件。这个软件将是特定场所移动电话检测仪设计思想的集中体现,它要实现手机存在与否和数量多少的判别算法以及完成模拟广播信令的产生,这其中包括GSM和CDMA技术体制要求的对信号的全部处理流程。由于是通过无线信号的发射来判断手机的存在与否,而信号发射源并不会只局限在做探测的特定场所,所以这种测试方法有可能造成误判,特定场所外的手机也有可能被统计进来。为了防止这种误判决,还需要找到接收到的手机信号和距离之间的精确关系。同时,为了实现对手机数量的精确统计,两部甚至多部手机在同一个频点同时接入网络的可能性也必须考虑。诱发技术的实现以及手机存在与否和数量多少的判决算法都要建立在对手机和网络接续过程悉心研究和大量实验的基础上,这也正是采取这一方案解决问题的技术难点所在。

    四.基于半导体PN结的探测方案

   
诱发方案实际上探测的是手机信号,它的本质是要实现一个适应各种移动通信制式的全能型编解码机,相当于建立一个通用型的虚拟小基站。考虑到其技术难度以及工作量相当大,还可以换个思路,转而探测手机本身。
 手机本质上是一种电子设备,内部有大量电子器件,而PN结是构成电子器件特别是芯片的基本结构。因此可以考虑根据半导体的特点,来探测电子设备本身。即本方案不是接收手机发出的传输信号,而是探测构成手机的基本结构PN结。
   典型PN结的伏安特性由下式描述

I = Is [ eqV/kT - 1]

 其中 I 是信号电流,Is 是反向饱和电流, q 是电子电量,V 是电压,K 是波尔兹曼常数,T 代表热力学温度。PN结的电特性决定,受微波照射后的PN结再辐射特性具有二次谐波幅度大于三次谐波幅度的特点。这个特点可以作为探测中区别电子产品的一个主要判断指标。
 检测设备通过天线发出电磁波,电磁波到达手机时,即以二倍频和三倍频反射回来,通过接收回波的方法来探测手机是否存在。由于该方案是在探测构成手机的基本结构PN结,所以无论手机开机与否,都可以被探测到,这就从根本上杜绝了移动通信的泄密途径。同时需要指出的是,由于现实生活中所有的电子设备都离不开半导体,都会产生较强的二倍频回波,所以这种技术探测到的是电子设备,而不单纯是手机。即在特定场所内移动探测或以安全门的形式检测相关人员的时候,涉密人员随身携带的任何电子产品都会被检测到,包括商务通、快译通、录音笔、MP3等等,PN结探测技术的这一特点,对于加强特定场所的安全保密技术检查,确保涉密场所内信息安全的万无一失,显然是非常有益的。
 要实现基于PN结的探测技术方案,必须对PN结反射电磁波的特性进行深入细致的研究,在大量实验的基础上,建立模型,摸索规律。需要解决的问题包括特定探测信号的发射和接收,信号特征分析,真伪PN结的判断和识别等等。该技术方案的难点在于探索PN结反射电磁波的实际可利用特性,确保探测的准确率,既减少或避免漏报和误报。

    五.结论

   
在移动通信技术日益普及,相关信息安全问题日益突出的今天,特定场所的移动电话探测技术研究有着重要的意义。这一问题的解决可以遵循探测手机本身和探测手机信号两个基本思路。采用基于编解码器的诱发方案,从移动通信技术的角度探测,可以检测到处于开机状态的手机;而应用基于PN结的探测技术方案,则可以检测到所有电子设备而不管其是否处于开机状态。

    参考文献

   
[1]《900MHz TDMA数字蜂窝移动通信网无线接口信令部分》 中华人民共和国通信行业标准 1996年7月11日发布
    [2]丁宏庆 黎滨洪 周学松 《微波照射金属结时再辐射的特性及其与PN结的区别》 《电子学报》2000年2月第2期

(责任编辑:adminadmin2008)

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