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，并指出了各個分析方法在實際監(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 雜波同源驗證

引言

近幾年來，無線電管理機構(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)論或報告，內(nèi)容相對比較簡單、貧乏，難以擔(dān)負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。在實際應(yīng)用中，監(jiān)測分析軟件大都設(shè)計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發(fā)現(xiàn)的不明信號會有所猶豫。而不明信號數(shù)量往往會較多，要對它們進行一一識別，難度大，耗時長。

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都標(biāo)記為不明信號，而沒有考慮它們在信號域（幅度超模板的次數(shù)）、時域（時間連續(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)進行模版比對時深入分析，綜合考慮信號的特征，就可以自動過濾出來特征最明顯，嚴重程度最高的不明信號。

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)測頻譜上會出現(xiàn)雜亂的信號，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，計算互調(diào)干擾是一項基本功能。不過計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。這樣的計算結(jié)果脫離了實際頻譜的顯示，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)考慮實際的頻譜監(jiān)測數(shù)據(jù)，即要求目標(biāo)信號和源信號之間滿足時間上的相關(guān)性：源信號大，目標(biāo)信號大；源信號小，目標(biāo)信號也小；源信號消失，目標(biāo)信號也消失。這種將實際的頻譜監(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。研究任意兩個或多個頻率之間的時間相關(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）進行雜波同源性驗證。可研究任意兩信號之間的時間關(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)物和主信號之間滿足時間上的相關(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)信號的電平值超過門限值定義為“占用”，把比算出來的占用時間百分比稱為“占用度”。在實際監(jiān)測過程中，一般要至少監(jiān)測24小時計算來頻道占用度數(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)量卻可能會差別很大，無法準(zhǔn)確表征頻道被占用的情況。

假設(shè)兩個同樣是5%占用度的頻點A和B，其中A可能是占用信號在測試時間內(nèi)沒有規(guī)律隨機出現(xiàn)，而B可能是僅僅在某個時間段內(nèi)集中出現(xiàn)占用信號，而在其他時間段內(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)計時間化整為零，以每小時或更小的時間單位為統(tǒng)計基礎(chǔ)，做出忙時/閑時分析，以更好的反映占用情況。

占用度的忙時/閑時分析可應(yīng)用于多種場合。

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

（2）可以在監(jiān)測廣播頻段時迅速發(fā)現(xiàn)“黑廣播”信號。因為很多“黑廣播”為避開執(zhí)法單位的檢查，往往只會在夜間開機，導(dǎo)致信道占用曲線夜間高白天低，和正常廣播信號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)進行了深入挖掘和分析，從時域、頻譜、信號相關(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)揮無線電管理機構(gòu)技術(shù)設(shè)施作用。

這三種分析方法可促進監(jiān)測工作向高標(biāo)準(zhǔn)、嚴要求方向邁進，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)。