专利名称：实现空中监听的方法和监听设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信领域，具体地说，涉及应用于码分多址系统中，实现空中监听的方法和监听设备。
背景技术：
移动通讯的发展让越来越多的人使用移动终端(MS)进行信息传递，最基本的业务有语音通话和短消息。移动业务的便捷性也被一些非法活动所利用，为维护国家安全和人民生命财产安全之需要，在法律的许可范围内对特定范围的特定用户进行监测，起到监控和预防的作用。
目前已提出了通过组建监听专网，应用监听设备通过监听专网与被监听移动用户(MS)建立连接链路以实现监听的技术，这种专网监听系统复杂庞大，对通信网络中的移动交换中心(MSC)、位置归属寄存器等网络设备需作较大的改动，并需增加监听设备与网络的空中接口，监听设备需与网络设备有线地连接，使用不够灵活。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现空中监听的方法，以不改动现有网络设备的情况下，以无线的方式在码分多址网络中对终端进行空中监听。
本发明提供的一种实现空中监听的方法通过以下技术方案实现A)设置监听设备的频率与监听设备当前小区的工作频点相同，搜索监听设备所在小区的公共信道；B)根据公共信道的配置，建立对应于被监听移动终端的接收信道和对应于基站的接收信道，监控当前小区范围中的上下行信道，
C)根据监控到的信令内包含的字段内容，建立被监听移动终端的前向业务信道和反向业务信道，通过前向业务信道接收基站发给该被监听移动终端的信号；通过反向业务信道接收被监听移动终端发给基站的信号；D)解调步骤C接收的基站信号和被监听移动终端的信号，将解调后的基站信号和被监听移动终端的信号处理后输出。
本发明的另一目的在于提供一种监听设备，以无线的方式实现对码分多址网络覆盖区域下的终端监听。
本发明提供的监听设备如下所述一种实现空中监听的监听设备，其特征在于，该设备包括电源模块、天馈系统、射频接收通道、基带处理单元、中央控制器、业务处理单元、外围设备；其中，中央控制器与基带处理单元以及业务处理单元相连；电源模块为天馈系统、射频接收通道、基带处理单元、中央控制器、业务处理单元、以及外围设备提供工作电源；所述天馈系统同时接收来自基站的信号和被监听移动终端的信号后输出；射频接收通道接收天馈系统的输出并进行处理，输出基站基带信号和被监听移动终端基带信号至基带处理单元；基带处理单元接收中央控制器输出的控制命令，解调基站基带信号和被监听移动终端基带信号，并输出至业务处理单元；业务处理单元接收中央控制器输出的业务处理命令，将解调后的基站基带信号和被监听移动终端基带信号处理后通过接口输出至外围设备。
本发明相对于现有的监听系统，具有以下特点1、利用无线链路的广播传输特性，通过无线侦听的方式，在不需要建立专用有线链路的情况下可对一定地区的终端进行监控，而且待监测业务可灵活多样，不受其他设备或接口的影响，也不必对现有的网络设备进行改动；2、同时实现对多个CDMA蜂窝系统的多个用户进行监控，监控数量仅受限与设备本身的硬件配置和处理能力，不象有线监控那样可能受到设备接口、链路带宽等的影响；3、利用空口传输信息和上下链路的监控或定向天线等其他手段可实现对指定用户的定位；4、外接不同设备可实现数据存储(后分析)、语音识别、解密等不同的功能。
图1为监听设备的逻辑图；图2是监听设备构成的示意图。
具体实施例方式
由于在无线通信中，来自基站的信号和终端的信号在空中均以电磁波方式发射，本发明通过截取上述空中信号，建立接收信道，以对终端通信双方进行的语音或数据业务进行监听。
本发明监听设备基本思想是将移动终端的接收部分(接收基站发出的信号)和基站的接收部分(接收移动终端发出的信号)“捆绑”在一起，将两接收部分接收到的数据例如语音帧分别送入声码器进行解码为脉冲编码调制(PCM)语音数据，再将两路PCM语音数据经过PCM解码器转化成模拟信号后送给同一扬声器(Speaker)，从而在一个扬声器中以双工的工作方式播放双方的内容。如果增加具有语音识别功能设备或识别软件，可实现语音自动识别，添加存储/记录设备可实现语音的记录。如果接收到数据业务，则进行解封装后输出。
参见图1所示，图1为监听设备的逻辑图。天馈系统同时接收来自基站和来自移动终端的信号，射频接收通道进行滤波、低噪声放大后，分路出基站基带信号和被监听移动终端基带信号，所述基站基带信号送至基站收发信机(BTS)基带处理器，所述被监听移动终端基带信号送至移动终端(MS)基带处理器，在中央控制器输出的内部命令和控制信令的控制下，BTS基带处理器和MS基带处理器分别进行基带业务处理，包括解复用、解扩、解调、解交织、以及解码(卷积码、Turbo码)等处理，输出的业务信号在中央控制器的控制下由业务处理单元进行进一步的处理。例如，如果是语音信号，则送至Q码激励线性预测编码(QCELP)转换语音信号为PCM语音数据，编解码模块输出的数据通过数据接口输出到外设，还原出语音信号送至扬声器或耳机；或者语音数据通过数据接口送至语音识别器，可实现对特定人声的辨识。如果是数据业务，则用解封装模块进行数据包的解封装，恢复出基站信号和被监听移动终端信号中的数据。
以下以一实施例说明本发明的监听设备。该实施例是基于双接收天线系统的监听设备，在实际的应用中，不仅限于此，可根据监听设备的原理进行等同的替换，例如，将基站信号的监听和被监听移动设备的监听分别设计成两个独立的单元也可。
参见图2所示，图2是监听设备构成的示意图。监听设备包括电源模块(图中未示出)、天馈系统、收信机模块、射频前端模块、基带处理模块、层2/层3及主控模块、主机(HOST)、以及扬声器组成，还可包括存储和/或语音识别模块，简写为存储/语音识别模块。监听设备在Um接口上满足《TIA/EIA IS-2000-A》协议要求，不需要与BSC或MSC相连，并且由于监听设备仅接收信号，不提供发射功能，因此设备的体积和功耗将大大减少。
为减少多径衰落，上述天馈系统为双接收天线，为了节省天线数目，两根天线互为主分集，同时为两频段链路信号提供主、分集接收。配置不同频段的接收天线或多频段天线可实现对指定频段无线信号的接收，如在800M时，频段低端825MHz～835MHz，高端870MHz～880MHz。
由射频前端模块和收信机模块构成射频双接收通道，射频前端模块由滤波单元(RDU)、低噪声放大器单元(LNA)组成，RDU单元包括主集接收滤波器和分集接收滤波器。主、分集接收滤波器分别接收从主、分集天线接收下来的信号，经过RDU内的主、分集接收滤波器进行滤波，然后送给LNA进行低噪声放大和分路出基站信号和被监听移动终端信号。LNA单元包括2路独立的低噪声放大器，完成主、分集信号的低噪声放大和信号的分路，以供收信机模块选频放大。
收信机模块具有双通道，由射频下变频单元和中频单元(无上变频)合并而成。射频下变频单元包括主/分集接收单元、本振频率源单元，实现对主、分集信号进行模拟下变频、信号放大、信道选择性滤波和接收噪声系数控制。中频单元包括下变频子单元、时钟子单元、中央处理单元、电源子单元，主要实现模拟中频信号与数字基带信号之间的转换处理功能，和时钟信号的处理。
基带处理单元主要完成接收的低端、高端链路信号基带数据的解调、信道语音的编解码、空中接口物理层和MAC层协议处理。基带处理单元包括BTS基带处理器和MS基带处理器；基带处理单元中还包含GPS接收机和时钟模块，GPS接收机完成GPS信号或其它同步卫星号接收，时钟模块可提供16Fc、50Fc、10MHz、PP2S等时钟信号。这里，GPS接收通道是独立的，有自己的接收天线；GPS接收机是一体化的设备，可直接从GPS天线接收信号，也可将GPS接收机和时钟模块置于层2/层3处理及主控模块。监听设备中基带处理单元的数量根据该监听设备所同时监听的被移动终端数量配置，并且基站接收基带处理器的数量和移动终端基带处理器的数量大致相等或相等。
层2/层3处理模块实现原在BSC实现的基本业务处理功能，例如包括业务的帧选择、信源语音的编解码和根据上下链路信令获取相关信息等信令控制等功能。主控模块实现对接收通道和基带处理单元的控制。
主机用于监视并存储被监听移动终端的数据，为监听者提供用户操作界面，通过数据库查询或设定被监听的移动终端进行跟踪和监听。
监听的方法如下监听者通过主机提供的网络操作界面设定被监听的移动终端并送至主控模块，由主控模块根据监听设备当前所在小区的工作频率设置监听设备的频率，让监听设备的频率与监听设备当前小区的频点相同，并配置和控制信道，例如，建立信道，释放信道，配置及修改信道参数等；这里，监听设备当前所在小区与被监听移动终端当前所在小区相邻或在同一覆盖小区内；双接收天线接收来自基站和被监听移动终端的信号送至射频前端模块，射频前端模块中的主、分集接收滤波器分别接收从主、分集天线接收下来的信号，经过RDU内的主、分集接收滤波器进行滤波，然后送给LNA进行低噪声放大，并分路为基站信号和被监听移动终端信号，分别送至收信机模块，收信机模块将上述信号处理为基站基带信号和被监听移动终端基带信号后送至基带处理单元；基带处理单元与层2/层3及主控模块进行控制信令和内部命令的交互，层2/层3处理模块按标准协议处理控制信令，在主控模块的控制下基带处理单元进行基带业务的处理，处理完毕后送至业务处理模块，业务处理模块根据业务的种类，进行相应的语音业务处理或数据业务处理，通过外部接口输出至扬声器，或送给外设设备存储以备后分析，或直接连接语音识别设备或软件进行分析；层2/层3及主控模块也可与主机进行控制信令和内部命令的交互，进行基本业务的相应处理，并送至主机存储以供查询。上述接收的业务信号如果是语音信号，则经过语音解码及PCM码型转换，可将监听双方的语音通过扬声器或耳机播放出来；如果是数据信号，例如短消息等，则可进行存储。
上述监听设备工作过程中，主控模块配置和控制信道的过程如下当监听设备以车载等方式进入CDMA蜂窝网络覆盖区时，在设置的频点上启动搜索程序搜索所有可能的导频信道，搜索方式可使用类似与手机的开机搜索模式，搜索到监听设备所在小区的导频公共信道、同步公共信道以及寻呼公共信道后，将Overhead Message中的参数如CDMA信道数量(CDMA Channel)、寻呼信道数(Paging Channel)等参数取出来，用Overhead Message中的有关参数并参考监听设备所在当前小区的公共信道的配置建立以下信道
1)、配置相应于移动终端的信道，即，建立前向导频信道(F-Pilot)、前向同步信道(F-Sync)以及前向寻呼(F-Paging)等信道；2)、配置相应于基站的接收信道，建立与对应当前小区反向接入信道(R-ACH)数目相等的反向接入信道(R-ACH)，即，如果当前小区只有一个R-ACH信道，就建立一个R-ACH信道，如果有多个R-ACH信道，就建立多个R-ACH信道；例如，当前小区有8个R-ACH信道，则配置8个R-ACH信道。
然后启动搜索、解调软件，开始对所在小区覆盖范围内的上行、下行信道进行监控。
当被监听移动终端开始发起呼叫或者被叫时，监听设备根据监听到的终端信道数据，如终端设备标识号IMSI(国际移动终端标识)、或ESN(电子串号)、或UIMID(用户标识模块)等参数建立被监听移动终端的前向业务信道(F-FCH)和反向业务信道(R-FCH)，该前向业务信道(F-FCH)和反向业务信道(R-FCH)与正常建立信道需要的数据相同，只不过为纯接收，即通过F-FCH接收基站发给此被监听移动终端的业务信号；通过R-FCH接收被监听移动终端发给基站的业务信号。
在监听的过程中，当被监听移动终端发生切换时，监听设备从被监听移动终端的带内信令发现被监听移动终端可能要移动到另一个基站的覆盖区，监听设备将紧密跟踪其移动，保持监听的连续性；并结合蜂窝网的基本定位技术，例如网络侧MSC的小区识别(CELL_ID)定位功能，首先确定被监听对象的大致位置，并通过其他可用的通信设备和手段将此位置信息发给监听设备，然后监听设备通过如地理信息系统(GIS)根据这个位置信息找到大致位置，并移动到被监听移动终端相邻小区或相同小区，进行近距离监听，从而保持监听的连续性。
本发明所提供的空中监听方法，适用于业务未加密的机制，如果通信双方的业务已经被加密，需向运营商处收集被监听移动终端的UIM卡相关的数据，并且要实现相关的加密和解密算法。
权利要求
1.一种实现空中监听的方法，其特征在于，该方法包括，A)设置监听设备的频率与监听设备当前小区的频点相同，搜索监听设备所在小区的公共信道；B)根据搜索的公共信道的配置，建立对应于被监听移动终端的接收信道和对应于基站的接收信道，监控当前小区范围中的上下行信道，C)根据监控到的信令内包含的字段内容，建立被监听移动终端的前向业务信道和反向业务信道，通过前向业务信道接收基站发给该被监听移动终端的信号；通过反向业务信道接收被监听移动终端发给基站的信号；D)解调步骤C接收的基站信号和被监听移动终端的信号，将解调后的基站信号和被监听移动终端的信号进行处理后输出。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述公共信道为导频公共信道、同步公共信道以及寻呼公共信道。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤B进一步包括，取用Overhead Message中的参数，并参考导频公共信道、同步公共信道以及寻呼公共信道的配置来建立对应于被监听移动终端的接收信道和对应于基站的接收信道。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B所述对应于被监听移动终端的接收信道包括，前向导频信道、前向同步信道以及前向寻呼信道；所述对应于基站的接收信道为反向接入信道，并且反向接入信道的数目与监听设备当前小区反向接入信道数目相等。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C所述字段内容至少包括，国际移动终端标识、或电子串号、或用户标识模块。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤D所述处理包括，将解调后的基站信号和被监听移动终端的信号中的语音信号进行语音解码，将解调后的基站信号和被监听移动终端的信号中的数据信号解封装。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果被监听移动终端发生切换，步骤A之前进一步包括，网络侧移动交换中心启动小区识别定位功能，将获取被监听移动终端的位置上报给监听设备，监听设备移动至被监听移动终端的相邻小区或相同小区。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站信号为语音业务信号和/或数据业务信号，所述被监听移动终端的信号为语音业务信号和/或数据业务信号。
9.一种实现空中监听的监听设备，其特征在于，该设备包括电源模块、天馈系统、射频接收通道、基带处理单元、中央控制器、业务处理单元、以及外围设备；其中，中央控制器与基带处理单元以及业务处理单元相连，电源模块为天馈系统、射频接收通道、基带处理单元、中央控制器、业务处理单元、以及外围设备提供工作电源；所述天馈系统同时接收来自基站的信号和被监听移动终端的信号后输出；射频接收通道接收天馈系统的输出并进行处理，输出基站基带信号和被监听移动终端基带信号至基带处理单元；基带处理单元接收中央控制器输出的控制命令，解调基站基带信号和被监听移动终端基带信号，并输出至业务处理单元；业务处理单元接收中央控制器输出的业务处理命令，将解调后的基站基带信号和被监听移动终端基带信号经过处理后通过接口输出至外围设备。
10.如权利要求9所述的监听设备，其特征在于，所述业务处理单元为语音编解码器，将解调后的基站信号和被监听移动终端信号解码，转换为脉冲编码调制数据输出。
11.如权利要求9所述的监听设备，其特征在于，所述业务处理单元为解封装模块，将解调后的基站信号和被监听移动终端信号解封装，恢复出基站信号和被监听移动终端的信号中的数据内容输出。
12.如权利要求8、10或11所述的监听设备，其特征在于，所述射频接收通道为射频双接收通道，包括射频前端模块和收信机模块，其中，射频前端模块接收天馈系统的输出，进行滤波和低噪声放大以及分路处理后，分别输出基站信号和被监听移动终端信号至收信机模块，收信机模块进行射频下变频和中频处理，分别输出基站基带信号和被监听移动终端基带信号。
13.如权利要求12所述的监听设备，其特征在于，所述射频前端模块包括滤波器单元和低噪声放大器单元，其中，滤波单元接收天馈系统的输出，进行滤波后输出至低噪声放大器单元，低噪声放大器单元进行放大后输出至收信机。
14.如权利要求13所述的监听设备，其特征在于，所述天馈系统为互为主集和分集的双接收天线。
15.如权利要求14所述的监听设备，其特征在于，所述滤波器单元包括，主集接收滤波器和分集接收滤波器，所述低噪声放大器单元两路独立的低噪声放大器电路，其中，主集接收滤波器滤波主集天线接收的信号和分集接收滤波器分别滤波分集天线接收的信号，将滤波后的主集天线接收的信号和分集天线接收的信号分别送至低噪声放大器电路，低噪声放大器电路分别输出基站主集信号、基站分集信号、被监听移动终端主集信号以及被监听移动终端分集信号。
16.如权利要求9或14所述的监听设备，其特征在于，所述基带处理单元包括，基站收发信机基带处理器和移动终端基带处理器，其中，基站收发信机基带处理器接收射频双接收通道输出的基站基带信号，进行基带处理后输出，移动终端基带处理器接收射频双接收通道输出的被监听移动终端基带信号，进行基带处理后输出。
17.如权利要求9所述的监听设备，其特征在于，所述基带处理单元还包括GPS接收机和时钟模块，GPS接收机接收GPS信号并输出定时信号给时钟模块以产生多种定时信号，同时可输出定位信息至外围设备。
18.如权利要求9所述的监听设备其特征在于，所述中央控制器包括层2/层3及主控模块和主机，其中，该层2/层3及主控模块与基带处理单元和主机分别相连接。
19.如权利要求9所述的监听设备，其特征在于，所述外围设备包括存储/语音识别模块，和/或扬声器，和/或耳机。
全文摘要
本发明公开了一种实现空中监听的方法及其监听设备，该方法包括设置监听设备的频率与监听设备当前小区的频点相同，搜索监听设备所在小区的公共信道；根据公共信道的配置，建立对应于被监听移动终端的接收信道和对应于基站的接收信道，监控当前小区范围中的上下行信道，建立被监听移动终端的前向业务信道和反向业务信道，通过前向业务信道接收基站发给该被监听移动终端的信号；通过反向业务信道接收被监听移动终端发给基站的信号；解调步骤C接收的基站信号和被监听移动终端的信号，将解调后的基站信号和被监听移动终端的信号解码后输出。该设备包括天馈系统、射频接收通道、基带处理单元、中央控制器、业务处理单元、外围设备。
文档编号H04W64/00GK1581753SQ0315361
公开日2005年2月16日 申请日期2003年8月15日 优先权日2003年8月15日
发明者吴勇锋 申请人:华为技术有限公司