頻譜監(jiān)測數(shù)據(jù)分析再加工的探討與應(yīng)用

劉杰

[摘要]無線電管理機(jī)構(gòu)通過日常無線電監(jiān)測，采集和保存了大量的頻譜監(jiān)測數(shù)據(jù)。本文在對頻譜監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析方面提出了基于頻譜比對模版的再加工、基于相關(guān)性的信號(hào)跟蹤分析再加工及基于信道占用度分析的再加工等三種分析方法，并指出了各個(gè)分析方法在實(shí)際監(jiān)測中的應(yīng)用領(lǐng)域。

[關(guān)鍵詞]無線電監(jiān)測 占用度 互調(diào)分析 雜波同源驗(yàn)證

引言

近幾年來，無線電管理機(jī)構(gòu)在日常監(jiān)測中所采集和保存的無線頻譜監(jiān)測數(shù)據(jù)量越來越大。當(dāng)前，對監(jiān)測數(shù)據(jù)分析所形成的結(jié)論或報(bào)告，內(nèi)容相對比較簡單、貧乏，難以擔(dān)負(fù)起有效表征電磁頻譜的重任。有鑒于此，監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的再加工和深挖掘，也就在頻譜管理方面顯得十分重要。

一、基于頻譜比對模版的再加工與應(yīng)用

在監(jiān)測站硬件環(huán)境日漸完善的今天，每天產(chǎn)生的監(jiān)測數(shù)據(jù)已經(jīng)是海量級別了。在實(shí)際應(yīng)用中，監(jiān)測分析軟件大都設(shè)計(jì)有頻譜比對模版功能。然而在監(jiān)測過程中，監(jiān)測人員對監(jiān)測系統(tǒng)依據(jù)頻譜比對模版所自動(dòng)發(fā)現(xiàn)的不明信號(hào)會(huì)有所猶豫。而不明信號(hào)數(shù)量往往會(huì)較多，要對它們進(jìn)行一一識(shí)別，難度大，耗時(shí)長。

產(chǎn)生上述問題的原因是系統(tǒng)單純的將超出模版門限的信號(hào)都標(biāo)記為不明信號(hào)，而沒有考慮它們在信號(hào)域（幅度超模板的次數(shù)）、時(shí)域（時(shí)間連續(xù)性）和頻域（電平超出門限值的大小）的特性。如果對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行模版比對時(shí)深入分析，綜合考慮信號(hào)的特征，就可以自動(dòng)過濾出來特征最明顯，嚴(yán)重程度最高的不明信號(hào)。

篩選分析過程尤其適用于各種無線電保障場合。監(jiān)測人員在室外進(jìn)行監(jiān)測，由于各類電氣設(shè)備的電磁泄露，監(jiān)測頻譜上會(huì)出現(xiàn)雜亂的信號(hào)，影響監(jiān)測人員的判斷力。采取模版比對深入分析后，這種情況便可在最大程度上予以避免。

二、基于相關(guān)性的信號(hào)跟蹤分析再加工與應(yīng)用

互調(diào)干擾是一種重要的無線電干擾類型。在當(dāng)前的監(jiān)測分析軟件中，計(jì)算互調(diào)干擾是一項(xiàng)基本功能。不過計(jì)算得出的往往是無概率互調(diào)組合或純數(shù)學(xué)互調(diào)組合。這樣的計(jì)算結(jié)果脫離了實(shí)際頻譜的顯示，是一種很粗略的分析方式。

在互調(diào)組合的計(jì)算過程中，應(yīng)該要求這些互調(diào)組合不僅滿足數(shù)學(xué)上的互調(diào)公式，還應(yīng)考慮實(shí)際的頻譜監(jiān)測數(shù)據(jù)，即要求目標(biāo)信號(hào)和源信號(hào)之間滿足時(shí)間上的相關(guān)性：源信號(hào)大，目標(biāo)信號(hào)大；源信號(hào)小，目標(biāo)信號(hào)也小；源信號(hào)消失，目標(biāo)信號(hào)也消失。這種將實(shí)際的頻譜監(jiān)測數(shù)據(jù)與互調(diào)數(shù)學(xué)公式相結(jié)合的方法，可應(yīng)用于如下場合。

（1）篩選干擾源。研究任意兩個(gè)或多個(gè)頻率之間的時(shí)間相關(guān)性；通過對相關(guān)性結(jié)果的判斷，去偽存真，排除大量的虛假互調(diào)產(chǎn)物，將真正的互調(diào)組合挑選出來。

（2）進(jìn)行雜波同源性驗(yàn)證。可研究任意兩信號(hào)之間的時(shí)間關(guān)聯(lián)關(guān)系，有利于發(fā)現(xiàn)帶外發(fā)射、雜散發(fā)射和諧波產(chǎn)物。這些雜波產(chǎn)物和主信號(hào)之間滿足時(shí)間上的相關(guān)性。

三、基于信道占用度分析的再加工與應(yīng)用

根據(jù)ITU-RSM.1536和SM.182-4的定義，被測信道內(nèi)信號(hào)的電平值超過門限值定義為“占用”，把比算出來的占用時(shí)間百分比稱為“占用度”。在實(shí)際監(jiān)測過程中，一般要至少監(jiān)測24小時(shí)計(jì)算來頻道占用度數(shù)值。不過在此種參數(shù)設(shè)定下，頻道占用度數(shù)值的相同頻率，其頻道占用質(zhì)量卻可能會(huì)差別很大，無法準(zhǔn)確表征頻道被占用的情況。

假設(shè)兩個(gè)同樣是5%占用度的頻點(diǎn)A和B，其中A可能是占用信號(hào)在測試時(shí)間內(nèi)沒有規(guī)律隨機(jī)出現(xiàn)，而B可能是僅僅在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)集中出現(xiàn)占用信號(hào)，而在其他時(shí)間段內(nèi)沒有。這樣導(dǎo)致了雖然兩者占用度數(shù)值相同，但是頻道質(zhì)量卻相差很大。為了避免這種情況，監(jiān)測人員可將占用度統(tǒng)計(jì)時(shí)間化整為零，以每小時(shí)或更小的時(shí)間單位為統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)，做出忙時(shí)/閑時(shí)分析，以更好的反映占用情況。

占用度的忙時(shí)/閑時(shí)分析可應(yīng)用于多種場合。

（1）重大活動(dòng)中，在頻率資源緊張的情況下，無線電管理機(jī)構(gòu)可根據(jù)已用頻道的占用度特點(diǎn)，避開頻道的信號(hào)發(fā)射時(shí)間段臨時(shí)指配該信道，做到一定程度上的頻率復(fù)用。

（2）可以在監(jiān)測廣播頻段時(shí)迅速發(fā)現(xiàn)“黑廣播”信號(hào)。因?yàn)楹芏唷昂趶V播”為避開執(zhí)法單位的檢查，往往只會(huì)在夜間開機(jī)，導(dǎo)致信道占用曲線夜間高白天低，和正常廣播信號(hào)的占用度特征截然不同。

四、結(jié)語

無線電監(jiān)測記載了一定時(shí)期、一定地域的電磁環(huán)境特征。這些看似平凡而枯燥的頻譜數(shù)據(jù)，由于其具有客觀性、易逝性和不可再生性，因而顯得十分珍貴。本文提出的三種分析方法，對測數(shù)據(jù)進(jìn)行了深入挖掘和分析，從時(shí)域、頻譜、信號(hào)相關(guān)性等角度展開研究，以期掌握監(jiān)測數(shù)據(jù)的本質(zhì)特征，充分發(fā)揮無線電管理機(jī)構(gòu)技術(shù)設(shè)施作用。

這三種分析方法可促進(jìn)監(jiān)測工作向高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求方向邁進(jìn)，為處理日常監(jiān)測問題和科學(xué)規(guī)劃頻率資源提供可靠的依據(jù)。