频谱管理中无线电干扰的应用

2010-04-04朱庆厚1刘家儒

电讯技术 2010年12期

朱庆厚1，刘家儒

(1.中国电子科技集团公司第五十四研究所，石家庄050081；2.解放军军械工程学院，石家庄050023)

1 引言

频谱管理的目的是合理、充分地利用无线电频谱，确保各种无线电业务有效工作。为此，国内无线电频谱管理部门以无线电频谱的频率、空域、时域和极化四维特性为基础，综合采用行政、技术等手段，对频谱的使用进行协调一致的管理，基本保障了科学合理地使用频谱资源[1]。然而，近年来，无论是军用还是民用，频谱的使用量都在成倍增长。据预测，未来10年，频谱的使用量将有更大增长。与此同时，无线电频谱管理方面的问题也愈来愈突出，主要表现有以下几个方面。

(1)滥用频率资源

这包括：一些单位或个人未经审批，擅自更改核定的设备频率和设备参数工作；擅自设置、使用无线电台站；随意使用未经规定的检测或指标不合格设备。这一切都造成电波秩序混乱，严重影响合法用户的权益。

另一方面，占用频率资源应该缴费而不缴费的现象也变得十分严重，这包括：一是非法用户占用频率资源不缴费；二是合法用户不缴费；三是合法用户不按规定缴费，而是多用少缴费用。

(2)非法组织非法占用频率资源

非法组织占用频率资源，利用无线电信号进行信息交换和传播，从而达到其非法行径之目的。

(3)重大活动频率资源使用的保障

在有国际和国内的重大活动时，如何保证活动用频的不受干扰问题是频谱管理的一项重要任务。

(4)非法抢用公用媒体频率资源

如何制止某些人或团体利用公用媒体，如对公用电视信道非法插播其它电视信号等破坏活动，也成为频谱管理的一大问题。

(5)利用无线电设备进行考试作弊占用频率资源

利用无线电设备进行考试作弊已成为各种考试中屡见不鲜的事，这些设备占用大量频率资源，破坏电波秩序，更破坏了选拔人才的公平和公正。

(6)突发事件的频谱管理[2]

在恐怖袭击、自然灾害、人为灾害、重大无线电干扰、群体事件等突发事件中，大量无线电设备被使用和占用频率资源，如何保证合法用户的通信畅通，制止破坏者利用频率资源达成其目的是处理好突发事件的重要一环。因此，此时的频谱管理矛盾尤为突出。

(7)在商场竞争中利用无线电系统恶意破坏对方信息传递

在商场竞争中，利用无线电系统恶意破坏对手信息传递，并非法占用频率资源。

(8)境外敌对分子利用无线电设备向国内进行破坏性宣传

境外敌对分子利用无线电广播电视，或以通信方式等手段向国内传播破坏国家稳定的恶意宣传。

对于上述情况，根据频谱管理的执法要求，如果用户不依照其执照中规定的参数工作，或不遵守无线电法规和规章，那么频谱管理部门就有权对其实施执法[3]。这种执法包括警告、罚款、吊销执照，直至令其停止使用其系统。

对于那些不服从管理的非法用频者，无线电管理部门常常是通过测向和定位找到辐射源，找到非法用户，对它们进行行政、法律、经济上的制裁，制止他们的非法行为，从而达到实施有效的频谱管理的目的。

然而，在另外一些情况下，采用这种方法是不可行的，或者说是不易奏效的。例如，非法组织为了交换信息使用的通信设备，非法占用频率资源，不但不接受管理，且采用种种措施逃避管理。他们或者将通信设备置于移动设备上使辐射源不断移动，或者不断改变频率，或者采用猝发工作方式，或者采用抗干扰通信方式。再如，考试作弊者使用具有定向天线和移动的通信设备，同时占用多个信道进行考场内外的信息交换，等。这一切都给频率管理带来困难，在许多情况下，频率管理部门即使投入大量人力和物力，也不能对这些非法用户实施有效管理。

另一方面，无线电监测部门即使抓到非法用户，如何实施管制也缺乏法律依据。所有这一切都使得对这些非法用户的用频很难实施有效管理。

2 频谱管理使用干扰技术的优点

面对频谱管理中遇到的上述问题，无线电频谱管理部门一方面采取更积极的频谱监测工作，另一方面已开始使用无线电干扰技术来解决问题。在频谱管理中使用无线电干扰，这是个非常敏感的问题，首先干扰必须保障合法用户正常用频不受影响，同时还必须能达到对非法用频的有效管制，或者最大限度地减少非法用频带来的不良后果。

近年来的实践表明，只要使用恰当，干扰技术可以作为频谱管理的一项重要技术手段。这种干扰的实施，首先是建立在频谱监测支持的基础之上的。频谱监测可以有效发现上述非法用频信号，通过将其与数据库对比可以确定其非法性质，进而通过测向确定其方位。对那些拒不服从管理的非法用户，在不便投入大量人力实施执法时，利用干扰发射机对非法用频用户发出警示，令其停止非法用频。如不听劝告再实施强制干扰，这种使用干扰手段使非法用户停止用频的方法，有时被人们称为频率管制。为了与行政上的频率管制相区别，这里称其为频率技术管制，其实质是利用干扰技术使非法用户无法使用其设备。实践表明，采用这种管理方法具有诸多优点，其中某些优点是其它方法所不具有的。这些优点概括起来有以下几点。

(1)具有较好的实时性

在频谱监测的支援下，或者在频率搜索的基础上，通过与频谱监测数据库的比对，确认某一信号为非法用户用频，就可利用干扰设备对其实时实施警示和干扰，破坏其用频目的。这大大节省了查找和执法时间，提高了频谱管制的实时性，其时效性是其它方法无法达到的。

(2)节省人力物力

实施干扰不需要精确测向定位，只要通过监测发现非法用频，必要时进行快速测向，就可实施有针对性的警示和干扰。它节省了利用测向设备不断逼近目标，最后找到目标而投入的人力物力。特别是在多个非法用户同时用频时，更可以节省大量人力物力。

(3)不涉及法律问题

由于用频者是非法用户，作为频谱管理机构对其实施管理是正当的，警示后的制止是合理合法的。

(4)减少和制止有意破坏者非法用频所达到的不良后果

对有意破坏信号，如无线电插播、非法组织的通信、广播宣传等，利用干扰设备，干扰其插播信号、广播信号使其信号无法被接收，从而减少其影响，达到破坏其用频目的。

(5)对境外的有意破坏者利用无线电设备进行破坏宣传实施有效管理

对境外发来的有意破坏信号，通常是无法实施直接执法的。利用干扰设备对这些信号进行屏蔽，可以使其无法达到目的。

(6)可以阻断突发事件时非法组织或群体事件发生时的内部通信

利用干扰技术，在突发事件发生时可以及时有效地阻断非法组织或群体事件发生时的内部通信，对维护国家安定团结具有重要意义。

此外，干扰还用于在保障重大活动用频方面。在重大活动前使用干扰机，不断在活动中的用频频率施放干扰，即所谓“清频”，使这些频率不被其它用户使用。或者说可以驱赶所有用户不能使用活动中用频，进而保障活动用频。

3 频谱管理对干扰设备性能要求

针对上述非法用户使用的无线电信号的特点，要求干扰设备具有以下性能[4]。

(1)全频段无缝隙覆盖

当前频率管理的频段集中于40～3 000 MHz，因此，要求干扰警示设备应能对40～3 000 MHz的频率范围内任何信道(频点)的信号实施干扰。这就是说，对于40～3 000 MHz频段而言，由于技术的限制，干扰警示设备必然被划分为若干分频段，但无论如何划分，必须保证各分频段互相衔接或有一点覆盖。另一方面，为了保证对40～3 000 MHz的频率范围内任何信道(频点)的信号实施有效干扰，要求干扰警示设备的频率步进应能满足最佳干扰样式要求的频率瞄准精度。一般而言，频率步进愈小，能够保证的频率瞄准精度愈高。对于调频话而言，要求设备步进不大于1 kHz。

当然，全频段无缝隙覆盖是对整个频谱而言，对于特定需要的设备可以是只覆盖某一频段的。例如有的设备只覆盖135～220 MHz、220～350 MHz、350～600 MHz等。因此，管制设备应该是划分频段的，甚至可以用系列设备覆盖全频段。

(2)输出功率应满足一定要求且可调

干扰警示设备的有效功率是有效辐射功率，即全向等效辐射功率(EIRP)，它不仅包括发射机输出功率，还包括天线增益，这个增益就相当将功率放大的倍数，如增益是6 dB，相当于发射机输出功率增加至原来的4倍。由于干扰和警示能否奏效主要取决于干扰与信号功率比，为了达到有效干扰之目的，要求干扰警示设备的输出功率在数量上满足一定要求。同时，考虑干扰警示设备距离干扰目标可能不同，以及电波传播的条件等因素的不同，为了避免对合法用户造成影响，应该能够根据不同情况调整设备的输出功率，以便达到既能使干扰警示有效，又对合法用户不造成干扰。如干扰距离远时用大功率，近时用小功率。功率可调还可以使设备在用校准源时，根据需要调整辐射功率大小。

管制设备的输出功率应该是多少才是恰当的，应该根据管制任务而定。例如军事上干扰设备往往开设于己方阵地，干扰距离比通信距离远很多，常常是通信距离的2～3倍。如果电波是地面波传播，干扰功率就需要达到通信功率的16～81倍。若通信设备功率为1 W，则干扰有效功率就应大于16～81 W；如果通信功率是10 W，干扰功率就要大于160～810 W。因此，常常可以看到军事上使用的干扰机的输出功率都比较大，常常在1 kW数量级。

(3)绿色的、无污染的

管制警示设备应该是绿色的、无污染的，即在对某个信道(或频点)实施干扰时，其杂散辐射不应影响其它信道合法用户的工作。这要求干扰发射机谐波和杂散满足特定要求。比照《800 MHz无线数据通信系统频率管理规定》，在发射天线的输入端，杂散发射平均功率应小于等于-(43+101gp)dBc(c表示相对于发射平均功率)，以20 W功率为例，则为小于等于-56 dBc。通常要求重点频段135～1 000 MHz输出为20 W的干扰设备的谐波和杂散小于-60 dBc，非重点频段可放宽至小于-50 dBc。

(4)能发出警示信号

如上节所述，为了使通信内容不被他人接收，使用对讲机的用户，通常用亚音控制接收机或中继设备，只有具有相应亚音的信号才能被接收。非法用户也是如此，为了警示这样的用户，设备必须能破解亚音，并产生具有亚音的信号。只有这样才能警示非法用户。

(5)具有产生最佳干扰样式的能力

为了能以最小的干扰功率达到有效干扰之目的，要求干扰警示设备具有产生最佳干扰样式的能力。所谓最佳干扰样式，包括：干扰警示设备产生的干扰信号频谱与信号频谱重合度特定要求，这种重合度对有载波的信号而言，就是频率瞄准度；特定的干扰的调制信号种类和谱结构，如调制信号种类有噪声、语音或各种可能的声响(口哨、尖叫、鸟叫及各种恐怖声响等)，以及使调制信号低频成分有所增加；特定的调制方式，有调幅、调频和数字信号等；适当的调制指数；辐射的干扰信号极化形式应与信号极化匹配等。

(6)快速反应能力

为了快速反应，要求干扰警示设备应能在无线电监测站或网的支援下进行工作，可直接接受监测网控制中心的控制，可实施快速单频干扰，按频率表和优先等级实施干扰和警示。设备配备有监测和引导设备，在无监测网支援时，也能对目标信号进行搜索截获，确定干扰目标。亦可同时控制多个信号如3个，一旦某一个信号出现，可实时发出干扰。

(7)多频点干扰能力

干扰设备应具有多频点干扰能力，以便对多个对象实施干扰。

(8)高可靠性

设备的高可靠性是必须的。为此除电路和结构具有可靠性设计外，还要求设备具有过压、过流和失配保护。特别是在实际工作中，操作人员有时会忘记连接天线，或天线接触不好，形成开路，造成失配，如果没有失配保护，设备就会损坏。

(9)设备开设地点灵活

为了应对各种不同的需要，设备应构成系列，在这个系列中应包括便携式、可搬移式、车载移动式和固定式的干扰设备，必要时还应配有空载和舰载干扰设备。

只要使干扰设备具有上述性能，就可以在保障合法用户用频的同时，使用干扰设备有效制止非法用频者占有频率资源。