Network Jamming

73
2008 Hashemite University Electrical Engineering Department MOBILE PHONE INTELLIGENT JAMMING SYSTEM PROJECT NO.8 Supervised by: Dr. Jalal Chebil Done by: Abdul Karim Al sbeeh Asad Naim Ahmad Hussan Ayman Samier Final Report

Transcript of Network Jamming

2008

Hashemite University Electrical Engineering Department

MOBILE PHONE INTELLIGENT

JAMMING SYSTEMPROJECT NO.8

Supervised by:

Dr. Jalal Chebil

Done by:

Abdul Karim Al sbeeh

Asa’d Naim

Ahmad Hussan

Ayman Samier

Final Report

Acknowledgment 

 

The project of  “Mobile Phone  Intelligent  Jamming  System” would not have been  completed 

without  the  funds and support  from KADDB/KAFD  that provides  the  total budget  required  to 

complete this project. Thanks to our University and our supervisor Dr.Jalel Chebil; who provided 

scientific base and supervision. 

 

There are other persons we want to thank them, had a big role in this project: 

 

Eng.Dwi  was  graduated  from  Gadjah Mada  University  of  Jogjakarta majoring  in  Electronics 

Engineering, we want to thank Mr.Dwi for provide our project the main feature of detection the 

controller channel. Eng.Yazan qutishat, RF engineer in UMNIAH company I (Abdul Karem Sbeeh) 

want  to  thank my  supervisor  Eng.Yazan  for  give my  an  Excellent  training  in  GSM  network 

planning  and  optimization  for  two months  in  UMNIAH  company.  Also  thanks  for  Dr.Abdul 

karem  Bayati,  for  his  instructive  and  useful  suggestion.  Special  thanks'  to  our  teachers 

Dr.Ahmad Manasreiah, Dr.Omar  Sarairah  and  Eng.Emad/KADDB, who  provided  us with  high 

morals, every encouragement and useful suggestions. Also we need to thanks persons that we 

benefited  from extensive experience  in  the  field of RF design and Microstrip Dr.Nihad Dib at 

JUST University. 

 

 

Abstract 

 

The  dependence  on Mobile Networks  is worldwide.  The  success  and  growing  in mobile 

networks becomes troublesome and annoying by the ringing of mobile, especially in places 

where silence is required such as Mosques, University lecture rooms, libraries, concert halls, 

meeting  rooms  etc.  This  project will  solve  this  problem  by  using  an  intelligent  jamming 

device  capable  of  preventing  cell  phones  which  operates  within  a  restricted  area.  This 

project gives an explanation to the concept of mobile Jamming and explores jamming in the 

two popular mobile networks: Global system for mobile communication (GSM) and digital 

cellular  network  (DCS).  The  intelligent  jamming  system  is  designed  to  block  only  the 

controller channel, also to operate only if there  is active mobile  in the restricted area. The 

system  of mobile  jamming  is  analyzed  and  simulated  using  the  Advance  Design  System 

(ADS) for Agilent software package. 

 

I  

Table of Contents 1. CHAPTER 1 INTRODUCTION  ............................................................................................... 1 

1.1 Objectives ....................................................................................................................... 2 

1.2 Importance ..................................................................................................................... 2 

1.3 Report Outline ................................................................................................................ 3 

2. CHAPTER 2: GSM/DCS MOBILE COMMUNICATION SYSTEM......................................... 4 

2.1 Introduction To Mobile Telephone Systems ............................................................................... 4 

2.2 GSM Architecture ............................................................................................................................  5 

2.2.1 Mobile Switching Center ................................................................................................... 5 

2.2.2 Base Station Center ........................................................................................................... 5 

2.2.3 BTS Architecture ................................................................................................................ 6 

2.3 Types of Channels ............................................................................................................................  7 

2.4 Power Level Transmitted and Sensitivity ..................................................................................... 7 

2.5 Frequency Bands .............................................................................................................................  7 

2.6 Frequency Hopping System ........................................................................................................... 8 

3. CHAPTER 3: JAMMING TECHNIQUES ..................................................................................... 10 

3.1 Jamming Strategies ....................................................................................................................... 10 

3.1.1 Noise Strategies ............................................................................................................... 10 

3.1.2 Phase Strategies ............................................................................................................... 10 

3.2 Jamming Techniques ..................................................................................................................... 10 

3.2.1 Noise Jamming ................................................................................................................. 11 

3.2.2 Tone Jamming .................................................................................................................. 11 

3.2.3 Swept Jamming ................................................................................................................ 12 

3.2.4 Pulse Jamming .................................................................................................................. 12 

3.2.5 Follower Jamming ............................................................................................................ 13 

3.2.6 Smart Jamming ................................................................................................................. 15 

4 . CHAPTER 4: ELECTRONIC CIRCUITS IMPLEMENTATION .............................................. 16 

4.1 Methodology ..................................................................................................................... 16 

II  

4.2 Mobile Detector ............................................................................................................... 18 

4.3 IF Stage .............................................................................................................................. 20 

4.3.1 Triangular Wave Generator ....................................................................................... 20 

4.3.2 Noise Generator ............................................................................................................ 22 

4.3.3 Mixer ................................................................................................................................. 24 

4.3.4 Voltage Control Oscillator .......................................................................................... 26 

4.4 RF Stage ............................................................................................................................. 29 

4.4.1 Synthesizer ............................................................................................................ 29 

4.4.2 IQ Modulator .......................................................................................................... 31 

4.4.3 Power Splitter ......................................................................................................... 32 

4.4.4 Power Amplifier ................................................................................................... 35 

4.4.5 Antennas ................................................................................................................. 36 

4.5 PC Boards Layouts ............................................................................................................ 37 

4.6 Power Supply .................................................................................................................... 40 

5. CHAPTER  5: TEMS POCKET AND PC SOFTWARE ......................................................... 42 

5.1 TEMS Pocket ....................................................................................................................... 42 

5.2 Synthesizer Software .......................................................................................................... 43 

6. CHAPTER 6: PIC MICROCONTROLLER AND COMPUTER PORTS ............................. 45 

6.1 The PIC Microcontroller ...................................................................................................... 45 

6.1.1 PIC Families ............................................................................................................. 45 

6.1.2 PIC Pin Mapping ..................................................................................................... 46 

6.1.3 Synthesizer‐Mobile Detector Controlling System .................................................. 46 

6.2 Computer Ports Interfacing ................................................................................................ 49 

6.2.1 Parallel Ports ........................................................................................................... 49 

7. CHAPTER 7: CONCLUSIONS AND FUTURE RECOMMENDATIONS  ........................ 51 

REFERENCES ................................................................................................................................ 

APPENDIX A ...........................................................................................................................................  

APPENDIX B ............................................................................................................................................  

III  

APPENDIX C ............................................................................................................................................  

APPENDIX D ...........................................................................................................................................  

 

IV  

List of Figures 

Figure 2.1: GSM Architecture ......................................................................................................... 5 

Figure 2.2: TDMA Technology ......................................................................................................... 6 

Figure 2.3: General BTS Contain 3 TRX’s ......................................................................................... 7 

Figure 3.1: Jamming Techniques ................................................................................................ 14 

Figure 3.2: General Block Diagram for Intelligent Jamming System ............................................ 15 

Figure 4.1: Mobile Phone Intelligent Jamming System Block Diagram ........................................ 17 

Figure 4.2: Mobile Detector .......................................................................................................... 19 

Figure 4.3: Triangular Wave Generator ........................................................................................ 20 

Figure 4.4: Square Wave from Point A ......................................................................................... 21 

Figure 4.5: Triangular Wave from Point B .................................................................................... 21 

Figure 4.6: Practical Triangle Signal .............................................................................................. 21 

Figure 4.7: Noise Oscillator ........................................................................................................... 22 

Figure 4.8: Amplifier Stages to Amplify the Noise ........................................................................ 23 

Figure 4.9: Output Noise Waveform ............................................................................................. 23 

Figure 4.10: Practical Output Noise .............................................................................................. 24 

Figure 4.11: TL082 J‐FET OPAMP .................................................................................................. 25 

Figure 4.12: OPAMP Mixer ............................................................................................................ 25 

Figure 4.13: Practical Mixed Waveform ....................................................................................... 25 

Figure 4.14: Basic Oscillator .......................................................................................................... 26 

Figure 4.15: MAX038 Function Generator .................................................................................... 27 

Figure 4.16: MAX038 Voltage Controlled Oscillator ..................................................................... 28 

Figure 4.17: Transient Simulation for Voltage Controlled Oscillator Output ............................... 28 

Figure 4.18: Practical VCO Output Waveform .............................................................................. 29 

Figure 4.19: (AD4156) Sigma‐Delta Fractional‐N Synthesizer ...................................................... 29 

Figure 4.20: ADF4157 Frequency Synthesizer .............................................................................. 30 

Figure 4.21: EVAL KIT for Synthesizer ........................................................................................... 31 

Figure 4.22: RF Mixer .................................................................................................................... 31 

Figure 4.23: Wilkinson Power Splitter .......................................................................................... 32 

V  

Figure 4.24: Power Splitter Design ............................................................................................... 33 

Figure 4.25: RF Power Splitter ...................................................................................................... 34 

Figure 4.26: MPA 19‐20 Power Amplifier ..................................................................................... 35 

Figure 4.27: Output Power with respect to Input Power ............................................................. 35 

Figure 4.28: MPA‐0925 Power Amplifier ...................................................................................... 36 

Figure 4.29: Antenna ..................................................................................................................... 36 

Figure 4.30: IF Stage PCB .............................................................................................................. 37 

Figure 4.31: Mobile Detector Ver.2 .............................................................................................. 39 

Figure 4.32: Mobile Detector Ver.1 .............................................................................................. 39 

Figure 4.33: Block Diagram to Power Supply ................................................................................ 40 

Figure 5.1: TEMS Pocket Interface ................................................................................................ 42 

Figure 5.2: Main Screen of Synthesizer Program .......................................................................... 43 

Figure 5.3: RF Output Frequency Screen ...................................................................................... 44 

Figure 6.1: PIC Micro Controller ................................................................................................... 46 

Figure 6.2: Standby Controlling Block Diagram ............................................................................ 47 

Figure 6.3: PIC Flow Chart Program .............................................................................................. 48 

Figure 6.4: Parallel Port Pin Names .............................................................................................. 49 

   

VI  

 

List of Tables 

Table 2.1: GSM Systems Frequencies ............................................................................................. 8 

Table 6.1: PIC Pin Mapping  .......................................................................................................... 46 

Table 6.2: PIC Logic State .............................................................................................................. 47 

 

1  

Chapter   

1  INTRODUCTION  

 

The  last  few years have witnessed a dramatic boom  in  the wireless communications  industry 

which  causes an  increase  in number of mobile users. This evolution of  communication gives 

numerous advantages and convenience for mobile user, however, the ringing of mobile phones 

becomes  troublesome  and  annoying,  especially  in  places where  silence  is  required  such  as 

Mosques, University lecture rooms, libraries, concert halls, meeting rooms etc. This project will 

solve this problem by using an intelligent jamming device capable of prevent cell phones from 

operate within a restricted area in Jordan.

Communication  jamming devices were  first developed and used by military  forces  to prevent 

successful  transport  of  information  between  enemy  forces.  Nowadays,  the mobile  jammer 

devices are becoming civilian products rather than military devices. There are two major types 

of  jammers  non‐intelligent  and  intelligent  jammers.  The  non‐Intelligent  Jammer  is  used  in  a 

restricted  area  and  it  is  designed  to  block  all mobile  phones  operate  in  a  certain  frequency 

bands such as downlink frequency band of global system for mobile communication. This type 

of jammers is not fit for civilian use and especially for military applications; because it blocks all 

mobile phones present  in  the  restricted  area.  In  addition,  the  system will  transmit  jamming 

signals,  whether  there  is mobile  user  in  that  restricted  area  or  not.   Moreover,  the  non‐

intelligent system  jams  the whole downlink  frequency band even  though  the  intruder mobile 

phone uses only a small portion of the band. 

The  intelligent  jammer  is  developed  to  solve  the  problems  appearing  in  non‐intelligent 

jammers;  therefore  this  jammer  is  the most  powerful  jamming  system  that  can  be  used  by 

civilians. The  intelligent Jammer normally works as a detector. When  it detects signaling from 

2  

the  base  station  to  the  mobile  station,  it  signals  the  base  station  not  to  establish  a 

communication. This process of detection and interruption of call establishment is done during 

the interval normally reserved for signaling and hand shaking. 

 

 

 

1.1 Objectives 

The objectives of the project are to design and build an  intelligent mobile phone  jammer that 

can fulfill the following requirements. 

A. It is capable of selecting and jamming the controller channel in the restricted area.  

B. It has an intelligent controller that controls all operations of the jamming system. 

C. It consumes less power than the non‐intelligent jammers. 

D. It is designed to cover area of 20 m radius. 

 

 

 

1.2 Importance 

The intelligent mobile phone jammer helps us to silence all mobile phones in quite areas and 

thus enforce the respect of people’s privacy.   

 

Some countries prevent the use of  jamming systems  in civilian places; because  it  is radiates 

the jamming signals at all time that may be effect on human health. The proposed intelligent 

system solves this problem by designing a mobile detector which can decide if there is mobile 

around or not; to make the jamming system work only at calling. 

 

The system is designed to block only the controller channel not the whole of spectrum as the 

non‐intelligent jammers. 

 

3  

 

1.3 Report Outline 

This  Report  is  divided  into  seven  chapters;  Chapter  2  will  explain  the  main  structure  of 

GSM/DCS  system  network  related  to  air  interface  base  transmission  station  (BTS)  and  Base 

station center  (BSC).The disabling of  the mobile communication systems  (GSM, DCS) done by 

using  Jamming  techniques which explained  in chapter 3. Electronic circuits and power supply 

will  be  designed  and  simulated  using  advance  design  system  (ADS)  software  package,  these 

details  shown  in  chapter  4.  The main  feature  of  this  project  is  to  select  only  the  controller 

channel and block it only, the technique of knowing this channel will explain in chapter 5. The 

intelligent jamming system has intelligent controller system consists of PIC Microcontroller and 

interfacing  ports  these  details  can  be  seen  in  chapter  6.  Finally  the  conclusion  and  future 

recommendation are given in chapter 7. 

  

   

4  

Chapter   

2  GSM/DCS MOBILECOMMUNICATION SYSTEMS

 

 

2.1 Introduction To Mobile Telephone Systems 

The  key  technologies  used  in  cellular mobile  radio  include  cellular  frequency  reuse1,  analog 

cellular (1st generation)  include Advanced Mobile Phone Service  (AMPS) was the original analog 

cellular system in the United States. The frequency bands for the AMPS system are 824 MHz to 849 MHz 

(uplink)  and  869  MHz  to  894  MHz  (downlink).  After  that  in  first  Generation  the  total  Access 

Communication  System  (TACS)  was  deployed  with  difference  than  AMPS  in  radio  channel 

frequency bandwidth.  Then  the 2nd  generation was  implemented  includes Global  System  for 

Mobile Communication (GSM) that will explain in details later in this chapter, also in the same 

generation  the  North  American  TDMA  (IS‐136  TDMA)  and  Code  Division  Multiple  Access 

(CDMA) was  deployed.  The  development  in  2nd  generation was  appearing  in  Packet  based 

digital radio  (2.5 generation)  include General Packet Radio Service  (GPRS) and Enhanced Data 

Rates for Global Evolution (EDGE).  Finally the CDMA2000 and Wideband Code Division Multiple 

Access (WCDMA) includes in 3rd generation [1].  

 

In Jordan, there are two types of (GSM), the GSM‐900 and GSM‐1800, the first one  is used by 

Zain and Orange Companies, and  the  second one  is used by UMNIAH Company. This  system 

also called digital cellular network system  (DCS), so  that  this project  is  focusing only on GSM 

and DCS systems to design our intelligent jamming system.  

                                                            1  To  conserve  the  limited  amount  of  radio  spectrum  (maximum  number  of  available  radio  channels),  the  cellular  system concept  was  developed.  Cellular  systems  allow  reuse  of  the  same  channel  frequencies  many  times  within  a  geographic coverage area [1]. 

5  

 

This  chapter  will  talk  about  the  GSM  architecture;  types  of  channels,  power  sensitivity, 

frequency bands of the GSM/DCS systems also will talk about the hopping system. 

2.2  GSM Architecture 

GSM  provide  for  voice  and  data  communication  throughout  a  wide  geographic  area.  GSM 

systems  divide  large  geographic  areas  such  as  Jordan  into  small  radio  areas  (cells)  that  are 

interconnected with each other  (Microwave  connection). Each  cell  coverage area has one or 

several TRX’s that communicate with mobile telephones within its coverage area. 

 

2.2.1 Base Station Center (BSC) Figure 2.1 shows the architecture of the GSM network, the BSC is the center of different Base 

Transceiver Stations (BTS’s) the main functions of BSC are to [2]: 

• control the handover between its BTS’s. 

• switch traffic and signaling to/from the BTS’s and MSC. 

• manage the interconnection between BTS’s and MSC. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 2.1: GSM Architecture

6  

 

2.2.2 BTS Architecture: Each BTS contains from TRX’s called (Radio), each Radio has single frequency. By using TDMA 

technology we can define 8‐Timeslots in each frequency as shown in Figure 2.2. 

 

Time division   

   

         

   

   

   

   

   

    fo Frequency Spectrum

Figure 2.2: TDMA technology 

 

 

The arrangement of Radios  in BTS  is shows  in Figure 2.3. The TRX number 0 has Broadcasting 

controller channel (BCCH) and stand alone controller channel (SDCCH) controller channels. This 

means that 6‐users can be using TRX0 at the same time.  SDCCH is called SDCCH/8 since it has 8 

Time slots to work as immediate assignment. 

   

7  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Types of Channels: 

There are two types of channels; logical and controller channels: 

I. Logically Channels (TCH, and PDCH): 

The traffic Channel (TCH) uses for traffic calls and Packet Data Channel (PDCH) using to transfer 

Data. Each TCH work in case of Full Rate or Half rate using (Full rate transcending) [2]. 

 

II. Controller Channels (SDCCH and BCCH): A. BCCH: The Broadcast Control Channels are down linking only (BSS to MS) [3] B. SDCCH (stand alone control channel): sends the immediate assignment to mobile 

station to complete call setup procedure [3]. 

 

 

 

Figure 2.3: General BTS contain 3 TRX’s

BCCHI

SDCCH

IIIIIIII

TCHI

TCHI

>>> To antennaTCH

ITCH

ITCH

ITCH

ITCH

ITCH

ITCH

ITCH

I>>> To antenna

TCHI

TCHI

TCHI

TCHI

TCHI

TCHI

TCHI

TCHI

>>> To antennaTCH

ITCH

ITCH

ITCH

I

TRX0TRX1TRX 2

8  

2.4 Power Level Transmitted and Sensitivity: 

The power transmitted from antenna  in tower  is ‐47dBm as downlink signal. Minimum power 

required  from mobile  to  connect with  its  BTS  is  ‐110dBm,  and  it’s  different  from mobile  to 

mobile due to the different sensitivity of different mobiles antennas. 

 

2.5 Frequency Bands 

Table 2.1  contains  the  frequency bands  for GSM and DCS  systems. To avoid  the  fractions  in 

frequency;  the  companies  of  mobile  communication  uses  the  abbreviation  absolute  radio 

frequency channel number (ARFCN) to define the uplink and downlink frequency at the same 

time, (see Appendix B). 

 

 

 

Table 2.1: GSM systems Frequencies 

GSM system  Uplink frequency band downlink frequency band

GSM 900  890 ‐ 915 MHz  935 ‐ 960 MHz 

GSM 900 Extended Band  880 ‐ 915 MHz  925 ‐ 960 MHz 

DCS 18002  1710 ‐ 1785 MHz  1805 ‐ 1880 MHz 

 

 

2.6 Frequency Hopping System: 

Before explaining this technology you must know that the mobile changes its tuned frequency 

for the following reasons: 

1. Due to Level of power transmitting, so its search about frequency has maximum power. 

2. Due to interferences, so its search about frequency has minimum interference. 

                                                            2 DCS1800 digital cellular network at 1800 MHz  

 

9  

 

The frequency hopping in simple word is a technology of changing tuned frequency of traffic 

channel due to mobile phone periodically (in each 0.5 Sec). 

The frequency means: that only TRX’s has only TCH, so the TRX’s have BCCH is not including in 

Frequency Hopping system [4]. 

   

10  

Chapter   

3  JAMMING  TECHNIQUES

 

After  the  background  information  of  GSM/DCS  systems,  it  does  make  sense  to  have 

information  about  the  methods  which  followed  to  jam  the  communication  systems.  In 

general,  the  Jamming  is  successful  when  the  jamming  signal  denies  the  communication 

Process. This chapter will describe these methods (jamming techniques) in details that based 

on two basic ideas: noise mixing and phase changing to obstruct and block the original signal. 

 

3.1 Jamming Strategies: 

3.1.1 Noise Strategies: 

The main  idea here  is  to  insert additional noise  in  receivers which prevent  these Rx  from 

getting  the correct  information  from  the  receiving  signal. Almost all  the  techniques which 

will be discussed later depend on these strategies [5]. 

  

3.1.2 Phase Strategies: 

The main idea is to change the phase of signals to prevent the receivers which uses this 

phase to receive signal in correct phase. 

 

3.2 Jamming Techniques 

3.2.1 Noise Jamming: 

The carrier signal is modulated with noise to insert noise into the receiver. By this the 

jammer can emit multiple tones, usually; the placement of these tones is based on some 

knowledge of the target or targets to be jammed. Noise is used to raise the background 

11  

noise in the spectrum in which the target system is operating. The bandwidth of the signal 

can be as wide as the entire spectrum width used by the target system or much narrower, 

occupying only a single channel. These choose makes these kinds of noise jamming [5]. 

 

3.2.1.1 Broadband Noise (BBN) Jamming: 

Broadband  noise  (BBN)  jamming  places  noise  energy  across  the  entire  width  of  the 

frequency spectrum used by  the  target system  radios.  It  is also called  full band or barrage 

jamming. This type of jamming is useful against all forms of target system communications. It 

is generally useful for coverage an area for screening purposes as well [5]. 

The  limitation of  this  jamming  that  is  result  in  low  jo  (jamming  signal power) and  this  low 

power  is  spread  very  wide.  The  BBN  can  effect  on  synchronization  as  Fast  Frequency 

Hopping (FHSS) which typically need resynchronize on every transmission attempt [5]. 

 

The synchronization consists of aligning the time epoch of the transmitter at the receiver and 

aligning the PN code sequence. The later causes the receiver to hop to the same frequencies 

as the transmitter, while the former insures that these hops occur at the same time.  If the 

receiver  is  precluded  from  synchronization  with  the  transmitter  then  communication  is 

denied.  The BBN jamming raises the background noise levels and can be used to attack the 

synchronization process. Possible BBN jamming spectrum is shown in Figure 3.1 (b) 

3.2.1.2 Partial‐Band Noise (PBN) Jamming: 

PBN  jamming  places  noise‐jamming  energy  across  multiple,  but  not  all  channels  in  the 

spectrum used by the targets [5].   These channels may or not may be contiguous. Possible 

PBN jamming spectrum is shown in Figure 3.1 (C, d)

   

12  

3.2.1.3 Narrowband Noise (NBN) Jamming: 

NBN  jamming  places  all  the  jamming  energy  in  a  single  channel.  The  bandwidth  of  this 

energy injection could be the whole width of the channel or it could be only the data signal 

width or the complementary signal width [5].  

Possible NBN jamming spectrum in Figure 3.1 (e) 

3.2.2 Tone Jamming: 

In tone jamming, one or more jammer tones are strategically placed in the spectrum. Where 

they are placed and  their number affects  the  jamming performance. There  is  two  type of 

tone jamming [5]: 

A. Single tone jamming where signal tunes are placed where it’s needed. 

B. Multi tone jamming distributes the jammer power among several tones. 

The  phase  of  the  jammer  tone  relative  to  the  target  signal  can  be  important  parameter, 

when there is a single tone jamming signal its well be either at the mark or space frequency. 

If it's at the mark frequency, then the phase can present a problem when the jammer tone is 

sufficiently out of phase with the symbol signal. If it's at the space frequency, then if the JSR 

is large enough the symbol is jammed independent of the phase relationship [5]. 

It’s still need to mention that the single tone is suitable for direct sequence spread spectrum 

(DSS), but not for the changing frequency system like FHSS, however the multi tone jamming 

can deal with the FHSS.  Possible single‐tone jamming spectrum is shown in Figure 3.1 (f) and 

g‐MT in (g). 

 

3.2.3 Swept Jamming: 

In swept  jamming a  relatively narrowband signal which could be as narrow  tone but more 

often PBN signal,  is swept or scanned  in time across the frequency band of  interest. At any 

instant in time, the jammer is centered on a narrow region around this frequency. However, 

since  the  signal  is  swept,  abroad  range  of  frequencies  can  be  jammed  in  a  short  period. 

When  implemented  digitally,  for  example,  the  jammer  may  spend  100µs  at  any  one 

frequency before moving on to the next band to be jammed. Normally these bands would be 

13  

consecutive but have not to be, the bands could actually be selected randomally with digital 

synthesizer  generating  the  jamming waveform.  In  this way,  this  jammer  could  cover  the 

whole 30 to 90 MHZ band in about 240 ms; here the full power of the jammer is employed at 

each dwell bandwidth.  It's possible  to avoid certain bands  that might be  in use by  friendly 

forces. This is true only when the timing is tailored to the target receiver so that the jamming 

signal is present at the receiver for an adequate dwell time. By sweeping the jamming wave 

form over a whole range of spectrum, then the jammer is ensure to jam at the entire set of 

hop  frequencies. Timing  is  important here,  the  sweeping must be  fast enough  to  that  the 

whole band is covered in a sufficiently short period or hops will occur for which no jamming 

signal is present. For example to cover the 60 MHZ in the low VHF range 10 times per second 

requires a sweep rate of 600 MHZ per second [5].  

 

3.2.4 Pulse Jamming: 

This technique  is similar  in concept to partial band noise  jamming. Pulse  jamming can have 

lower average power than some of other jamming techniques discussed here, and be just as 

more effective. The duty cycle determines the relationship between the average power and 

peak  power.  The  jamming  effects  depend  on  the  peak  power  and  how  often  that  signal 

returns to the receiver [5]. 

 

3.2.5 Follower Jamming: 

This Jammer attempts to locate the frequency to which the frequency hopping transmitter is 

sent, to identify the signal as the one of interest (the target), and jam at the new frequency. 

This  jamming waveform could be  in the form of tones or  it could modulate the tones with, 

say, noise using FM modulation. Follower jamming is also referred to as responsive jamming, 

repeater jamming, and repeater back jamming [5]. 

   

14  

        

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 3.1: a‐channelized spectrum, b‐full band jamming, c‐ contiguous partial band jammingd‐ Non d contiguous partial band jamming, e – narrowband noise jamming, f –single tone 

jamming, and g‐MT jamming 

Amplitude

(a)

Amplitude

(b)

Amplitude

(c)

Amplitude

(d)

Amplitude

(e)

Amplitude

(f)

Amplitude

(g)

Frequency

Frequency

Frequency

Frequency

Frequency

Frequency

Frequency

15  

3.2.6 Smart Jamming 

This  category  of  jamming  techniques  attempts  to  disrupt  portions  of  digital  signals  only, 

selecting only those portions necessary to deny communications, if possible. 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

To describe the system in a block diagram shown in Figure 3.2, let's discuss two cases: First 

case, the GSM Scanner and Power detector Systems detects a mobile phone in the restricted 

area  and  gives  information  to  computer  about  the  frequency used by mobile phone,  and 

then the computer gives the circuit  interface system an  instruction to prepare the jamming 

system to block the mobile phone. Second case, when the GSM scanner and power detector 

systems  are  not  detecting  mobile  phone  in  the  restricted  area  for  a  time  specified  in 

computer, the computer gives the circuit interface an instruction to shift the jamming system 

into standby mode. 

   

Figure 3.2: General block diagram for intelligent jamming system

16  

Chapter   

4  METHODOLOGY AND ELECTRONIC CIRCUITS IMPLEMENTATION

 

The deep view inside the system will show each stage and the circuits in details. This chapter 

will  talk about  the Methodology  to build  the    jamming  system  from  the electronic point of 

view  and  it will  explain  clearly  the main  function  of  each  single  circuit  and  its  theoretical 

information  also  this  chapter  contains  analysis  and  design  for  each  circuit  by  using  the 

advance design system software package such as mixer, noise generator….etc. 

 

4.1 Methodology 

To  build  this  project;  the  system must  be  divided  into  two  phases;  the  first  phase  as  the 

jamming  system and  the  second one  is  to  control  the  jamming  system  to be an  intelligent 

jamming system. These subsystems and stages are coming  from different  functions of each 

small component, so  let’s discuss  the purpose of each stage by explaining  the operation of 

the system. 

 

The main purpose of the overall system is to disable or block mobile phones in the restricted 

area. As shown in Figure 4.1 the intelligent jamming system is designed to work as detector, 

where  the  Mobile  detector  are  detect  the  RF  signals  from  mobile  and  supply  the  PIC 

microcontroller by the required information to check if there is mobile phone around or not. 

The  synthesizer  then will  be  enabled  by  PIC  to  block  the  desired  frequency.  The  desired 

frequency here means  the controller channel  that can be detected using TEMS pocket  that 

will be explained later in chapter six. 

 

17  

The  jamming system will produce the  jamming signal by mixing the noise with  intermediate 

frequency  and  then  modulate  into  UHF  (Ultra  High  Frequency)  range  for  mobile 

communication system as single side band (SSB). The switching system will choose the mobile 

communication  system  to  jam  (GSM  or  DCS).  Finally  the  signal must  be  amplified  to  be 

propagated. 

 

The design of any stage of the system is depends on the characteristics of the problem. In this 

design of the project is supported by the Agilent technology software package called ADS and 

other tools using to program the intelligent controller such as PIC microcontroller. 

 

 

 

 

 

Figure 4.1: Mobile phone intelligent jamming system block diagram

18  

 

This project can be implemented in two phases; the first one is the Design and Simulation by 

Using ADS. As shown  in Figure 4.1 the  jamming system  is characterized by the  intermediate 

frequency  (IF)  stage,  radio  frequency  (RF)  stage,  and  Transmission  stage.  Also  signal 

processing in order to select control Channels is done by TEMS pocket software. 

The UHF modulation, in order to modulate the signal to be transmitted is shown in Figure 4.1 

as  IQ modulator. Finally  the  transmission  stage  is  required  to propagate  the  signal  through 

antenna.  

 

 

4.2 Mobile Detector 

Proceeding from the intelligently of the project it is important to find or design a circuit that 

can detect calling process and give a warning to the control system to shift the jamming into 

power  on mode.  This  section  has  a  brief  description  about  the  calling  detector  circuit,  its 

components and the testing results. 

 

This circuit3 is shown in Figure 4.2 can sense the presence of an activated mobile phone from 

a distance of one and half (1.5) meter. It can detect the incoming and outgoing calls, SMS and 

video transmission even  if the mobile phone  is kept  in the silent mode. At the moment the 

bug detects RF transmission signal from an activated mobile phone, it starts sounding a beep 

alarm and the LED blinks. The alarm continues until the signal transmission ceases. 

 

The circuit as shown in Figure 4.2 consists of four main stages  

1. Capturing RF transmission stage. 

2. Current to voltage converter 

3. Trigger stage 

4. Timer stage 

                                                             3 D. MOHAN KUMAR, “Mobile Bug”, Electronics for you magazine, 2008 

19  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Capturing RF transmission stage 

This stage can capture all frequencies in the mobile communication spectrum from 0.9 to 3 GHz 

with  a wavelength  of  3.3  to  10  cm.  To  do  the  detection  job  this  stage  uses  a  0.22μF  disk 

capacitor  (C3),  this  capacitor  stores  energy  and  transfers  the  stored  energy  in  the  form  of 

minute current to the inputs of the stage of current to voltage converting. 

 

Current to Voltage converter Stage 

The  aim  of  this  stage  is  to  convert  the  minute  current  from  the  previous  stage  into  the 

corresponding output voltage by using a current to voltage convertor (CA3130). 

 

Trigger stage 

This stage used to trigger the timer stage and provide an Invisible alert about the transmission 

mobile data occurrence this trigger used a monostable timer (NE555). 

 

Figure 4.2: Mobile detector

20  

4.3 IF Stage 4.3.1 Triangular Wave Generator: 

Figure 4.3 shows the triangular wave generator circuit [6], it is containing two stages the first 

is the Schmitt trigger that generates square wave and the other  is the integrator circuit that 

integrate the square wave to the triangle wave.  The triangular wave oscillator is composed of 

the Schmitt circuit and the integration circuit. 

(The value of frequency generated from this circuit depends on the ratio of the resistors R2 

and R3). 

In  this  project  the  period  of  Triangle  wave  required  to  block  GSM  system  is  defined  as 

following: 

T = .577 msec × 2 =1.154 msec  

Where: .577msec is the time of each time slot. 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

 

 

Figure 4.3: Triangle wave Generator

21  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         

  

           

  

Figure 4.4: Square wave from Point A

Figure 4.5: Triangular wave from Point B

Figure 4.6: Practical Triangle Signal

22  

 

4.3.2 Noise Generator: 

In this project the  jamming system needs a certain type of noise to cover a portion band of 

spectrum, so  the most applicable  type of noise  in  this case  is  the white noise. The noise  in 

general can be defined as a Random movement of charges or charge carriers in an electronic 

device generates current and voltage that vary randomly with time [7].   

4.3.2.1 White Noise 

White noise is a random signal (or process) with a flat power spectral density. In other words, 

the  signal's power  spectral density has equal power  in any band, at any  centre  frequency, 

having a given bandwidth. White noise is considered analogous to white light which contains 

all  frequencies  [7].  An  infinite‐bandwidth,  white  noise  signal  is  purely  a  theoretical 

construction. By having power at all frequencies, the total power of such a signal is infinite. In 

practice, a signal can be "white" with a flat spectrum over a defined frequency band [7]. 

 

The requirements are to find a circuit which generates a white noise. The circuit as shown in 

Figure 4.7 will generate the noise required for the jamming system. 

 

Figure 4.7: Noise Oscillator 

23  

4.3.2.2 Amplifier Stage 

To amplify the noise generated by the previous circuit; the two stages of amplification in Figure 5.7 is used. 

 

 

 

 

 

 

The capacitor C4 is just for blocking DC. The value of the resistor forms the none‐inverting Amplifier and its gain is given by (1+ R/R2). The noise waveform is shown in Figure 4.9 and 4.10. 

 

 

 Figure 4.9: Output Noise waveform 

 

 

Figure 4.8: Amplifier Stages to Amplify the Noise

24  

 

 

 

        4.3.3 Mixer: 

Mixer is a nonlinear circuit that combines two signals in such away to produce the sum and 

difference of the two input frequencies at the output [8]. 

 

4.3.3.1 Transistor Mixer: 

In  this  project  the  mixer  uses  FET  transistor;  scince  it’s  a  low  noise  device  and  fast  in 

response,  so  its  efficient  device  in  this  case.  The  FET  Circuit  illustrates  the  technique  of 

summing the two  input signal at a single  input terminal (both  IN1 and IN2 are applied to the 

gate) [8]. FETs can be used in mixers in both active and passive modes. 

 

There are different types of mixers and different techniques; in this project the mixer uses the 

simple summer circuit contains from just one dual OPAMP (TL082) as shown Figure 4.12 [6]. 

TL082 OP‐AMP as shown in Figure 4.11 is a high speed J–FET input dual operational amplifiers 

incorporating  well  matched,  high  voltage  J–FET  and  bipolar  transistors  in  a  monolithic 

integrated circuit. The devices feature high slew rates, low input bias and offset current, and 

low offset voltage temperature coefficient. 

 

 

Figure 4.10: Practical Output Noise 

25  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Figure 4.13: Practical Mixed waveform

Figure 4.12: OPAMP Mixer

Figure 4.11: TL082 J‐FET OPAMP

26  

 

 

4.3.4 Voltage Control Oscillator: 

In this project the voltage control oscillator is used to generate a portion of modulated signal 

from  2  kHz  ‐  310  kHz,  bandwidth  200  kHz  as  the  GSM  mobile  communication  channel 

bandwidth. 

 

4.3.4.1 Oscillator Performance Parameter: 

Frequency  tuning  range  is  one  of  the most  fundamental  tradeoffs  in  an  oscillator. The Q 

factor of  the  resonator  sets  the  noise  performance  of  the  oscillator.  In  general,  the more 

tunable an oscillator is the lower the Q of the resonator [9]. 

 

Any amplifier can be made to oscillate  if a portion of the output  is  fed back to  the  input  in 

such  away  the  (Barkhausen  Criteria)  Figure  4.14  shows  the  basic  block  diagram  to  any 

oscillator [8]. The two conditions must be satisfied to be oscillator to oscillate [8]: 

A. AB = 1 

B. 2  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 4.14: Basic Oscillator

27  

The MAX038  as  shown  in  Figure  4.15  is  a  high‐frequency,  precision  function  generator 

producing accurate, high‐frequency  triangle,  sawtooth,  sine,  square, and pulse waveforms 

with  a minimum of external  components.  The output  frequency  can be  controlled over  a 

frequency range of 0.1Hz to 20MHz. 

The output of the mixer in entered to MAX038 from IN pin within series Resistor to convert 

the voltage into current. CF changed to 1 nF also the output is sin wave so Ao = logic 1 and A1 

= logic 1. 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 4.15: MAX038 function generator 

28  

The voltage controlled oscillator configuration is shown in Figure 4.16 [10]. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 4.16: MAX038 Voltage controlled oscillator

Figure 4.17: Transient simulation for Voltage controlled oscillator output 

29  

 

 

 

 

 

 

 

 

4.4 RF Stage 4.4.1 Synthesizer  

It’s a device which is used as a tunable oscillator. The ADF4156 is shown in Figure 4.19 and 

4.20 is a 6 GHz fractional‐N frequency synthesizer that implements local oscillators in the up 

and down conversions sections of wireless receivers and transmitters. 

 

 

 

Figure 4.19: (AD4156) Sigma‐Delta Fractional‐N Synthesizer

Figure 4.18: Practical VCO output waveform

30  

 Figure 4.20: ADF4157 Frequency Synthesizer 

 

 

The following equation governs how the synthesizer should be programmed [11]:  

RFOUT NFRAC225 FPFD  

Where:  

RFOUT is the RF frequency output.  

N is the integer division factor.  

FRAC is the fractionality.  

 

This IC has Evaluation kit to configure the interfacing with the computer and to provide the 

synthesizer the Reference frequency as shown in Figure 4.21 [11]. 

 

 

 

 

 

 

 

31  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.4.2 RF Mixer 

As mentioned before;  the  jamming  signal must have  the  same  frequency of  the  controller 

channel with bandwidth equal to (200KHz) provided from VCO in the IF stage, so you need to 

carry this baseband on a suitable carrier which have the frequency of controller channel; to 

do this its useful to use the RF Mixer as shown in figure 4.22. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 4.21: EVAL KIT for Synthesizer

Figure 4.22: RF Mixer

32  

RF Mixer is shown in Figure 4.22 [12] is used to produce a modulated signal mixed with noise. 

The carrier frequency will be fed to the modulator by the synthesizer, and the baseband from 

the VCO in IF stage. The introducing of Double sideband (DSB) signal can be done by feeding 

the IF signal from I terminal and carrier from LO terminal [13]. 

 

 

4.4.3 Power Splitter 

After the signal mixed with carrier frequency and become in UHF range, the second step is to 

amplify  the  signal  to  be  transmitted.  The  transmission  stage  has  two  branches;  900 MHz 

branch and 1800 MHz branch,  so  to divide  the common  signal between  two branches;  the 

splitting process will be used. 

 

4.4.3.1 Power Splitter:  

Splitters are used extensively in wireless signal distribution networks, to split the base station 

transmitted signal, Tx, into many different paths to reach multiple antennas, and at the same 

time to transmit  the signals received by  the antennas, Rx, back to the base station receiver 

[14]. 

 

 

 

 

 

  Figure 4.23: Wilkinson Power Splitter

33  

Wilkinson  Splitters  is  shown  in  Figure  4.23  for  microwave  frequencies  generally  use  a 

microstrip design. They consist of a pair of quarter wave (λ/4) transmission line sections with 

characteristic  impedance of 70.7Ω which  are  series  terminated  at  the output with  a  100Ω 

resistor [14]. 

The design of power splitter using AutoCAD is shown in Figure 4.24. 

 

 

 

Figure 4.24: Power Splitter design

34  

In this project because of problems to build the RF circuits PCB’s we use the RF Power Splitter 

module as shown in figure 4.25. 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.4.4 Power Amplifier 

First let’s calculate the minimum power required to block the GSM‐900 and DCS (Jr):  

For GSM‐900 the minimum signal to noise ratio (SNR min=9 dB) and maximum signal power (S 

MAX =‐15dBm) [16]. 

 

Now , so Jr (dB) =‐15 ‐ 9=‐24dBm. To cover area of 20 meter radius; the free 

space power loss (FSPL) should be calculated as follow: 

FSPL=20log   [17].  

Where: 

R and  in meter 

For 960MHz     0.3125 m, substituting in FSPL equation gives: 

FSPL= 58 dB, then Jr=‐24 + 58 = 34dBm. 

 

For DCS: 

SNR min=9 dB and S MAX = ‐23dBm [16]. 

Repeating the calculation with f = 1880 gives: 

Jr = ‐32 + 63.9 = 31.9dBm. 

To meet this power we need a power amplifier. 

Figure 4.25: RF Power Splitter

35  

 

4.4.4.1 Power Amplifier DCS‐1800 

It’s a power amplifier which can be used  to give  the sufficient power  for  jamming signal  in 

range of DCS downlink  frequency  (1805  ‐ 1880 MHz). This power amplifier can give 33dBm 

maximum power. The Figure 4.26 shows the power amplifier module from RFbayinc [18]. 

 

 

 

 

 

             

         

But the power coming from synthesizer is not sufficient to be amplified to 33dBm as shown in 

figure 4.27 to get 33dBm output; the input power must be from (10‐15)dBm; so the RF 

Amplifier MRA‐2000 is used to amplify the input signal from 0 to 10dBm. 

   

Figure 4.26: MPA 19‐20 Power Amplifier

Figure 4.27: Output Power with respect to Input Power

36  

4.4.4.2 Power Amplifier GSM‐900 

This power amplifier  is suitable for GSM‐900 downlink frequency (925‐960MHz). This power 

amplifier  can  give  34dBm  maximum  power.  The  Figure  4.28  shows  the  power  amplifier 

module from RFbayinc [19]. In this power amplifier there is no need to amplify the signal fed 

from synthesizer because it is sufficient to get the desired output power. 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

4.4.5 Antenna 

The  final  stage  in any Transmitter  communication  system  is  the Antenna,  in  this project of 

intelligent  jamming system for GSM, needs to antenna works  in  frequency of GSM and DCS 

systems as explained  in  chapter 2. The antenna has  shown  in Figure 4.30  support multiple 

mobile systems like [AMPS, GSM, DCS, PCS and UMTS]. The radiation pattern of this antenna 

is omni with vertical polarization also has 2dBi gain [20]. 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Figure 4.29: Antenna

Figure 4.28: MPA‐0925 Power Amplifier

37  

 

4.4.6 PCB Boards Layouts 

By using PCB (Printed circuit board) program to draw the layout of the circuit in this project 

like [IF stage, Power Amplifiers for 900 and 1800, Power splitter, Mobile detector ver.1 and 

ver.2] as follow: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 4.30: IF Stage PCB

38  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

Figure 4.31: Mobile detector Ver.1

Figure 4.32: Mobile detector Ver.2

39  

4.4.7 Power Supply 

The main operator of the  jamming system from the electricity point of view  is the electrical 

power because  it will bias and  feed each  stage  in  the  system. This  section will explain  the 

relationship between the power supply and other stages in the system. 

 

In general the power supply consists of transformation, rectification. Filtration and regulation 

as shown in the Figure 4.36 [6]: 

 

 

 

 

 

 

The Figure 4.36 shows the general power supply circuit that can be explained each of them as follow: 

1. The transformer is used to step down the input voltage from 220 to the desired values. 

2. The rectifier stage is used to convert the signal from AC to DC.  

3. Filter is used to reduce the ripple of voltage that results from rectifier stage. 

4. The regulator is used for safety and to ensure a fixed voltage across a certain load in the 

circuits  in case  the  input values or  the  load are changed  so  it have  the concept of  the 

zener diode principle. As example on the regulators L200 IC with high voltage. 

 

 

 

 

 

 

Power supply 

Transformer   Rectifier FilterInput voltage 

To VCO 

To Oscillator 

To noise circuit

Regulator 

Figure 4.33: Block diagram to power supply

40  

4.4.7.1 The Operation of Power Supply  

There are two ways to supply the system with required voltages: 

 

1. Using AC  to DC power  supply, which gives directly  the wanted  values,  for example  the 

power  supply  of  the  PC  which  has  a  complex  arrangement  of  electrical  components, 

including diodes, capacitors and transformers, this special power supply is called switched 

mode  power  supply  (SMPS),  the  switching  process  is  to  convert  the  current  frequency 

from  50  Hz  to  higher  frequency;  to  reduce  the  ripple  that  inversely  proportional  to 

frequency. Their outputs are: 3.3, 5, 9, 12 and ‐5, ‐9, ‐12. This method is not used in this 

project because the system needs to 28 V. 

 

2. Building a power supply from transformer, bridge rectifier, and regulators. In this method 

the  center  tap  transformer  step down  from 220  to 30  is used,  then  connects  a bridge 

rectifier like KBPC3510 with two capacitors to get DC signal.  

 

4.4.7.2 Power Supply PCB layout 

   

41  

Chapter   

5  TEMS POCKET AND PC SOFTWARE

 

5.1  TEMS Pocket 

In  this project  as  intelligent mobile  jamming,  the most  important  feature of  this  system  is 

simplified in simple worlds as how to know the controller channel frequency in the neighbor 

base  stations  to  block  it  only.  The  manually  method  to  measure  the  frequency  of  the 

controller channel which needs more than one heavy equipments like spectrum analyzer and 

antenna  adapter  also  need  someone  has  experience  in mobile  communication  specially  in 

GSM system, so the TEMS Pocket is an optimum solution to this case.  

TEMS  Pocket  is  a  basic mobile  network  diagnostics  tool  built  into  an  Ericsson  T610 GPRS 

mobile  station.  TEMS  Pocket  is  suitable  for  day‐to‐day  verification,  maintenance  and 

troubleshooting of mobile networks but is also handy for many cell planning tasks [21]. 

 

The  interface  of  TEMS  pocket  have  a  number  of  parameters  not  all  these  parameters  is 

important in this project see Figure 5.1. 

  

 

 

 

 

 

Figure 5.1: TEMS pocket interface

42  

5.2  Synthesizer Software 

The  synthesizer  ADF4157  receive  the  fraction  digital  numbers  from  software  based  in  PC computer via parallel port. This software is programmed from Analog Devices Company. 

Let’s discuss this software with pictures from its interface as follow: 

Figure 5.2 shows the main screen in ADF4157 Software, that can be send the fractional in registers via parallel port when press in “Update All RF Register”. 

   

Figure 5.2: Main screen of synthesizer program

43  

 

As  shown  in  Figure  5.3  the  output  frequency  in  VCO  can  be  changed  and  then  press  the 

“Update R0 and R1” button, other feature can be changed like step size and ref. division. 

   

Figure 5.3: RF output frequency screen

44  

 Chapter 

 

6  PIC MICROCONTROLLER AND COMPUTER PORTS

 

The  intelligent system needs to be under control and to have a specific output according to a 

specific  input. One  of  the most  important  digital  controllers  is  the  PIC microcontroller  that 

stands for “Programmable Interface Controller”. This chapter will talk about the PIC types and 

the related assembly codes. Also it will determine which one to be used in this project.  

  

6.1 The PIC Microcontroller 

PIC  is  a  family of microcontrollers made by Microchip  Technology.  The original one was  the 

PIC1650  developed  by  General  Instruments.  This  device  was  called  PIC  for  “Programmable 

Intelligent Computer” although  it  is now associated with “Programmable  Interface Controller” 

Instead they prefer the brand name PICMicro. Popular wisdom relates that PIC  is a registered 

brand in Germany and Microchip is unable to use it internationally [22]. 

 

 

6.1.1 PIC Families: 

There are three families of PICMicro: 

1. Baseline PIC Family 

2. Mid‐range PIC Family 

3. High‐Performance PIC Family 

 

45  

 

6.1.2 PIC Pin Mapping: 

Figure 6.1 is a topview of the PIC IC chip, also the name and function of each pin is tabulated in 

Table 6.1. 

Table 6.1: PIC Pin Mapping 

Pin Number  Pin Name  Function 1  Port A  Bidirectional pin I/O 2  Port A  Bidirectional pin I/O 

3  Port A Bidirectional pin I/O, TOCK1 which functions as a timer 

4  MCLR  Reset System (0 to active)5  VSS  0 Volt (GND) 6  Port B  Bidirectional pin I/O, Interrupt input 7  Port B  Bidirectional pin I/O 8  Port B  Bidirectional pin I/O 9  Port B  Bidirectional pin I/O 10  Port B  Bidirectional pin I/O 11  Port B  Bidirectional pin I/O 12  Port B  Bidirectional pin I/O 13  Port B  Bidirectional pin I/O 14  VDD  +5 Volt (biasing) 15  OSC2  Crystal Terminal (Oscillator) 16  OSC1  Crystal Terminal (Oscillator) 17  Port A  Bidirectional pin I/O 18  Port A  Bidirectional pin I/O 

 

 

6.1.3 Synthesizer‐Mobile Detector Controlling System 

PIC microcontroller  can  be  programmed  using  Assembly  or  C  language.  In  this  project  the program is using C language because it’s easy to understand and implement, (see Appendix C) that  contains  the  PIC  program  instruction  set.  In  Figure  6.3  shows  the  flow  chart  of  PIC microcontroller to control the Mobile detector cyclic check sensing. 

This program performed to check the logic level coming from mobile detector. If the logic level 

input to PIC terminals is high the PIC will give a low logic level to enable the synthesizer and vice 

versa. The calling detector provides trigger that indicates about there is a mobile phone in the 

restricted area or not as shown in Figure 6.2.  

Figure 6.1: PIC Micro Controller

46  

The Schmitt trigger converts the level of pluses into suitable level to PIC, and then the PIC will 

decide the output logic as following state in Table 6.1: 

Table 6.2: PIC Logic state 

INPUT  OUTPUT EN’ 1  0 0  1 

 

The  PIC microcontroller  still  provides  EN’  logic  (0)  after  he  gets  a  logic  (1)  from  the  calling 

detector for a short time specified in the PIC code; in this case the program adjusted to provide 

the EN’ logic for 20msec. then the PIC automatically gives a logic (1) to disable the jamming and 

shift the system into standby mode see flowchart in Figure 6.3. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 6.2: Standby controlling block diagram

47  

   

        

Figure 6.3: PIC flow chart program 

48  

6.2 Computer Ports Interfacing 

Ports  are  used  to make  a  connection  between  PC  and  the  external  devices  this  connection (interface) is called input‐output ports. There are two types of ports the first one is serial port and  the  second  is  parallel  ports,  in  this  project  the  parallel  port  is  used  to  interface  the synthesizer. 

 

6.2.1 Parallel Ports   

The parallel interfacing is the most commonly used for interfacing with many devices including 

microcontroller  unit  (MCU),  microprocessor  unit  (MPU)  and  peripheral  devices.  The  main 

property that differs the parallel  interfacing from another type of  interfacing  is that a number 

of bit (not equal one) can be transmitted or received at the same time. Parallel port in the PC is 

one of devices that use parallel interfacing; Figure 6.4 shows that this port is composed of eight 

data line, four control lines and five status lines [23]. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The output of parallel port is normally transistor logic (TTL) logic voltage levels. The pins in the 

parallel port can be sink or source of current which varies from port to port. Most parallel ports 

Figure 6.4: Parallel port pin names

49  

implemented  in ASIC, can sink and source around 12mA, Sink/Source 6mA, Source 12mA/Sink 

20mA, Sink 16mA/Source 4mA, and Sink/Source 12mA.  

   

50  

Chapter   

7  CONCLUSIONS AND FUTURE RECOMMENDATIONS

   

7.1 Conclusions 

This  project  is  designed  to  be  an  intelligent  jamming  system  for  GSM‐900  and  DCS‐1800 

systems with an ability to be controlled by computer and to have a standby mode. 

 

The main stages  in  the system are completed successfully; such as  the  IF stage, and  the RF 

stage components are imported and it will be implemented on printed circuit board (PCB) in 

the earlier future.  

 

The main  problems were  in  RF  stage,  because  the  dealing with  the  high  frequency  signal 

needs special components such as surface mount (SMD) capacitors and resisters, also the PCB 

needs microstrip lines, so the problems appear in matching the stages with each other; where 

sometimes a power attenuator between two stages was needed. 

 

The coverage area of the calling detector was not sufficient; so an  in  improvement must be 

done to give the needed coverage. 

 

There is a problem appears in determining the controller channel that may be changes due to 

power  level,  so  the  system must  be  configured  to  block  the  controller  channel  with  its 

neighbors. 

51  

 

 

This  signal must  have  an  essential  level  of  power  equal  to  34dBm  to  satisfy  the  jamming 

condition. 

 

 

7.2 Future Recommendations 

Until this point the present work suffered from the carrier system “Synthesizer”, there is no a 

ready evaluation Kit provide frequency from 900‐1900 MHz. in future to improve and develop 

this project it is recommended to explore  the following ideas:  

1. Study and  learn the fabrication procedures of the RF PCB circuit or find an alternative 

method  to build  frequency  synthesizer.  In  addition  find  the  required  equipments  to 

build the RF PCB’s. 

2. Design and  implement a microprocessor  system  to control  the  frequency synthesizer 

directly without the PC. 

3. Rebuild and arrange the system package in such a way to minimize the overall system 

size.  

4. Improve the calling detector range to detect the mobiles in wider area. 

5. Research  about  the  ability  to  jam  specific  calls  and  allows other  important  calls  like 

emergency numbers to pass.  

I  

References [1]:  LAWRENCE HARTE AND DAVID BOWLER, “Introduction To Mobile Telephone Systems 

Wireless Technologies And Services”, 2004. 

[2]:  MOTOROLA, Introduction to digital cellular, for training professional only. 2001 

[3]:  HUAWEI Co., “UMNIAH Company Manuals”.

[4]:  ERICSSON, “open information user descriptions about frequency hopping”. 

[5]:  RICHARD A.POISEL, “Modern Communications Jamming Principles and Techniques”, 

ARTECH House, 2004. 

[6]:  DONALD A. NEAMEN, “Electronic Circuit Analysis and Design”, john Willey, 2nd edition.  

[7]:  Devendra K.Misra, “Radio frequency and Microwave communication Circuit Analysis and 

Design”.  

[8]:  Joseph J. Carr, “Secrets of RF Circuit Design”, 2nd edition 

[9]:  JASON BREITBARTH B.S. Electrical Engineering, “OCTAVE TUNING, HIGH FREQUENCY 

VARACTOR OSCILLATOR DESIGN”,Oregon State University, 1997. 

[10]:  MAXIM 038, “High‐Frequency Waveform Generator data sheet”, 2007 

[11]:  Analog devices ADF4157,”6 GHz Fractional‐N Frequency Synthesizer data sheet”, 2006

[12]:  Rfbayinc Products, “MXR‐20 RF Mixer”

[13]:  B.P.Lathi, “Modern digital and analog communication Systems”, 3rd edition 

[14]:  MICROLAB/FXR, “choosing splitter”, A Wireless Telecom Group Company 

[15]:  NEC devices PG2214TB, “GaAs INTEGRATED CIRCUIT SPDT Switch” 

[16]:  Horst Fischer, Frank Henkel, Michael Engels, Peter Waldow,” UMTS/GSM MULTI MODE 

RECEIVER DESIGN”, IMST GmbH, Carl‐Friedrich‐Gauss‐Str. 2, 47475 Kamp‐Lintfort, 

Germany 

[17]:  Glover and Grant, “Digital Communications”, 2nd edition

[18]:  Rfbayinc Products, “MPA‐19‐20 Power Amplifier” 

[19]:  Rfbayinc Products, “MPA‐0925 Power Amplifier” 

II  

[20]:  Nearson Antennas, “Multiple Band Swivel Antenna”, 2007 

[21]:  Ericson TEMS, “TEMS Pocket GSM T68i user manual”, 2003 

[22]:  A. Salhot, Abdallah, “PICMicro MCU microcontroller Programming”, 2006 Amman 

[23]:  Dhananjay, “Programming the Parallel Port”, 1998 

 

 

 

 1  APPENDIX A 

Lists of GSM abbreviations 

ARFCN Absolute Radio Frequency Channel Number: An integer which defines the absolute RF 

channel number 

AUC Authentication Centre: A GSM network entity which provides the functionality for verifying the 

identity of an MS when requested by the system often a part of the HLR. 

 

BC broadcast control  

BCCH broadcast control channel  

BS base station  

BSC base station controller  

BSS base station system  

BTS base transceiver station  

 

CA Cell Allocation: The radio frequency channels allocated to a particular cell 

 

DCS1800 digital cellular network at 1800 MHz  

 

EIR equipment identity register  

EGSM900 Extended GSM900 

 

FDMA frequency division multiple access 

FH frequency hopping  

 2  APPENDIX A 

GPRS general packet radio service  

GSM global system for mobile communications 

GSM MS GSM mobile station 

 

HLR home location register  

HR Half rate: Refers to a type of data channel that will double the current GSM air interface capacity 

to 16 simultaneous calls per carrier (see also FR – Full Rate). 

 

IMSI International Mobile Subscriber Identity Published mobile number (prior to ISDN) (see also 

MSISDN) that uniquely identifies the subscription. It can serve as a key to derive subscriber 

information such as directory number(s) from the HLR. 

LR location registration 

LAPDm Link Access Protocol on the Dm channel 

 

MS mobile station  

MSC mobile switching centre  

Multiframe Two types of multiframe are defined in the system: a 26-frame multiframe with a period of

120 ms and a 51-frame multiframe with a period of 3060/13 msec

 

OMC Operations and Maintenance Centre the OMC node of the GSM TMN provides dynamic O&M 

monitoring and control of the PLMN nodes operating in the geographical area controlled by the 

specific OMC. 

 

 3  APPENDIX A 

PIN personal identification number  

PSTN public switched telephone network  

Pegging modifying a statistical value 

 

RACH random access channel  

 

SDCCH stand alone control channel 

 

TDMA time division multiple access 

TA Time Advance 

TCH Traffic Channel GSM logical channels which carry either encoded speech or user data 

Timeslot the multiplex subdivision in which voice and signaling bits are sent over the air. Each RF 

carrier is divided into 8 timeslots 

TRX Transceiver 

 

VLR visitor location register  

 1  APPENDIX B 

Compare between ARFCN and frequency 

GSM 900 (P‐GSM): 

Channel Number ARFCN

Uplink frequency (MHz)

Downlink frequency (MHz)

0 890 935 1 890.2 935.2 2 890.4 935.4 3 890.6 935.6 4 890.8 935.8 . . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .

75 905 950 76 905.2 950.2 77 905.4 950.4 78 905.6 950.6 79 905.8 950.8

108 911.6 956.6 109 911.8 956.8 110 912 957 111 912.2 957.2 112 912.4 957.4 113 912.6 957.6 114 912.8 957.8 115 913 958 116 913.2 958.2 117 913.4 958.4 118 913.6 958.6 119 913.8 958.8 120 914 959 121 914.2 959.2 122 914.4 959.4 123 914.6 959.6 124 914.8 959.8

 

 

 

 2  APPENDIX B 

GSM 900 (E‐GSM) 

Channel Number ARFCN

Uplink frequency (MHz)

Downlink frequency (MHz)

974 880 925 975 880.2 925.2 976 880.4 925.4 977 880.6 925.6 978 880.8 925.8

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .1016 888.4 933.4 1017 888.6 933.6 1018 888.8 933.8 1019 889 934 1020 889.2 934.2 1021 889.4 934.4 1022 889.6 934.6 1023 889.8 934.8

 

 

DCS 1800 

Channel Number ARFCN

Uplink frequency (MHz)

Downlink frequency (MHz)

511 1710 1805 512 1710.2 1805.2 513 1710.4 1805.4 514 1710.6 1805.6 515 1710.8 1805.8 516 1711 1806 517 1711.2 1806.2 518 1711.4 1806.4 519 1711.6 1806.6 861 1780 1875 862 1780.2 1875.2 863 1780.4 1875.4 864 1780.6 1875.6

. . .

 3  APPENDIX B 

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .873 1782.4 1877.4 874 1782.6 1877.6 875 1782.8 1877.8 876 1783 1878 877 1783.2 1878.2 878 1783.4 1878.4 879 1783.6 1878.6 880 1783.8 1878.8 881 1784 1879 882 1784.2 1879.2 883 1784.4 1879.4 884 1784.6 1879.6 885 1784.8 1879.8

 

 

 

1  APPENDIX C 

PIC16F84 Program written in C language: 

//Defines for microcontroller 

 

//PIC Functions 

#pragma CLOCK_FREQ 10000000 

#define P16F84A 

#include <system.h> 

#define MX_EE 

#define MX_EE_TYPE1 

const char MX_EE_SIZE = 64; 

 

 

//Macro function declarations 

 

 

//Variable declarations 

char FCV_TEST; 

char FCV_INT; 

char FCV_TEST2; 

 

//Macro implementations 

 

 

void main() 

 

 

2  APPENDIX C 

//PIC Initialisation 

 

//Interrupt initialisation code 

option_reg = 0xC0; 

 

  TRISB = TRISB | 0x01; 

  FCV_INT = (PORTB & 0x01 == 0x01); 

 

  while( FCV_INT == 1 ) 

  { 

    TRISA = TRISA | 0x03; 

    FCV_TEST2 = PORTA & 0x03; 

 

    TRISB = TRISB | 0xfe; 

    FCV_TEST = PORTB & 0xfe; 

 

    if( FCV_TEST | FCV_TEST2 == 0 ) 

    { 

      TRISA = TRISA & 0xfb; 

      if (1) 

        PORTA = PORTA & 0xfb | 0x04; 

      else 

        PORTA = PORTA & 0xfb; 

 

 

3  APPENDIX C 

 

    } 

    else 

    { 

      TRISA = TRISA & 0xfb; 

      if (0) 

        PORTA = PORTA & 0xfb | 0x04; 

      else 

        PORTA = PORTA & 0xfb; 

 

      delay_ms(15); 

 

      TRISA = TRISA & 0xfb; 

      if (1) 

        PORTA = PORTA & 0xfb | 0x04; 

      else 

        PORTA = PORTA & 0xfb; 

 

    } 

  } 

mainendloop: goto mainendloop; 

 

 1  APPENDIX D 

  

 2  APPENDIX D