无线电频谱监测关键技术研究

2019-05-08庄所增

通信电源技术 2019年4期

关键词：检波门限电平

庄所增

（广州南方卫星导航仪器有限公司，广东广州 510663）

1 无线电频谱监测概述

1.1 无线电技术的内涵

认知无线电技术是借助相关设备对无线电系统的各项参数进行准确实时监控，必要时还可通过修改系统各项工作参数的方式提升无线电频谱闲置资源的利用效率，进而提升无线电技术的实际经济效益[1]。

无线电技术可在频率、时间及空间等维度进行多维频谱复合使用，减少了无线电频谱和带宽限制，进一步提高了通信系统的灵活度，提升了无线电频谱资源利用效率。图1为无线电技术的原理认知图。

1.2 监测系统

无线电监测主要是通过监听、测量及测向定位等技术手段分析和统计特定范围内无线射频环境中的各类信号和噪声参数等，为无线电频谱技术的应用提供数据和信息支撑。通常，无线电监测系统由若干固定检测站、半固定的监测站、移动监测站及控制中心等组成。无线电监测系统不仅能对无线电信号的频率、功率及带宽等重要参数进行测量和监听，还能将监测数据信息与无线电台站的数据库进行对比和分析，快速发现违法无线电波，并上报处理[2]。无线电监测系统可利用系统功能判断整个频段的信号分布和本底噪声的具体信息，利用显示屏快速准确地展现监测数据，为工作人员决策提供数据资料。此外，无线电监测系统可根据行业具体情况设置相应检测门限，根据不同行业和不同时段的差别测量统计业务频段利用率和信道占用度，为无线电技术的发展提供更详细的数据支撑。图2为无线电信号探测结构示意图。

图1 无线电技术的原理认知图

1.3 测向系统

无线电测向系统是无线电监测体系的重要组成部分，包括若干固定测向站、半固定测向站和移动监测车等。该测向系统在联网后开展测向工作。目前，为进一步提升数据的准确性和科学性，该测向系统配备了科技化水平较高的干涉测向机和空间谱测向机等。同时，该测向系统可通过多次测量和科学收敛统计的方法计算合理的概率区域，进而提升无线电测向系统的准确率。相关工作人员可根据显示在电子地图上的概率区域完成相应的工作决策。此外，测向系统可结合相关数据库的数据信息对观测数据进行对比和修正，判断发射电台是否合法，提升测向结果的科学性与准确性。

2 无线电频谱监测的工作原理

目前，我国运用最多的无线电监测系统主要包括天馈功能模块、监测接收模块和监测软件模块等。其中，频谱监测模块是无线电监测体系的核心部分，主要是监测和认知无线电环境，得到无线电监测所需的数据信息，以提升闲置频谱系统的利用效率和无线电资源利用的经济效益。该系统消除了因频谱资源匮乏造成的不良影响，为无线电监测体系的广泛应用奠定了基础[3]。通常，无线电监测技术能在不影响用户正常使用的情况下完成对闲置频谱资源的准确监测，并根据监测数据有效利用闲置资源。

图2 无线电信号探测结构示意图

3 无线电监测系统相关参数的设置

3.1 确定监测频段，合理设置扫描起止频率

设置无线电监测系统相关参数时，相关工作人员应尽可能地设置同种业务扫描频段，并合理设置扫描步进、滤波带宽及起止频率等，以提升无线电监测系统的运营效率。同时，工作人员可根据ITU频谱监测手册中关于频谱占用度测量技术指标的相关规定，科学合理地选择频段、扫描方式以及测量方法等，从而使无线电监测系统的回扫时间满足标准。此外，为进一步保证监测数据的准确性和合理性，工作人员设置连续监测时间时，应尽量合理地延长时间间隔。最大程度降低时间设定对频率占用度的不良影响，使无线电监测系统频率占用度的统计更加准确可靠。

3.2 监测统计门限（占用度计算门限电平）的设置

监测门限电平是无线电监测体系中数据采集的重要参数。为使相关工作人员及时科学地统计和分析监测数据，监测门限电平不宜设置过高。监测门限电平的科学设置还应考虑监测地点的实际状况和频段的业务种类。通常，工作人员可采取以下两种方式确定监测门限电平值。第一，工作人员可利用新信号搜索功能对准备扫描的频段进行较长时间地连续扫描，并在开展相应扫描工作前将噪声谱和阈值谱的有关参数设置为某一定值，从而得到包括噪声谱线和阈值谱线的频谱图，将此阈值谱线所示的电平值设置为相应监测门限值。第二，当相应无线电监测系统不具备阈值谱显示功能时，相关工作人员可在测得该频段噪声电平值上加相应数值，作为监测门限电平值参数。

3.3 合理选择天线

工作人员选择无线电监测系统的接收天线时，应根据被接收信号的独特性质、需测量的有关参数、系统安装的具体位置及周围存在的可能干扰源等实际情况进行科学合理选择。通常，监测系统需选择测向天线和监测天线，测向天线主要应用于测向系统，监测天线主要应用于常规监测。工作人员应根据被测点的实际情况选择水平和垂直两种极化方式的监测天线，便于更详尽地监测电磁环境。

3.4 频率步进、中频带宽及检波方式选择

由于频率步进直接决定监测频段的实际采样点数，故设置频率步进参数时应根据相应频段宽度进行适当调整。合理调试采样包络的粗略程度，从而使无线电监测系统对频点和频段相关信息的接收和判断更加准确[4]。中频带宽的设置主要取决于监测系统监测的信号带宽，中频带宽和被检信号的带宽越匹配，获得的信号强度越强，监测数据越真实。检波方式主要包括峰值检波、平均值检波、实时值检波及均方根值检波等方式。由于检测信号是峰值信号，易接收大量的杂乱信号而影响监测数据的准确度，故峰值检波方式并不适用于信号幅度较小、使用频率较多的频段。频率步进、中频带宽及检波方式之间的关系如表1所示。