無線電調試的技術分析與應用簡析

劉亞歐

摘 要：無線電在現代社會發展中起著非常重要的作用，其應用領域越來越廣泛，目前調試技術已經進入了“認知無線電”階段。為了使無線電技術更好的服務于社會，針對無線電調試技術進行研究是非常必要的對相關的技術人員也起到一定的參考作用。

關鍵詞：無線電；調試；發展；技術

近十年來，科學技術的發展對無線電調試技術手段提出了更高的要求。而與此同時，通信業務的不斷增長，使得頻帶資源越發匱乏。為此，要使得無線電技術更好發展，就要有效提高頻帶資源的使用效率。在無線電的發射端和接收端進行調試，是降低干擾與資源浪費的一個重要手段。

1無線電調試技術概述

無線電技術是在通信、電力、天文等領域應用十分廣泛的一項技術。利用無線電技術，可以實現中長距離范圍內的有效信號傳輸，對于長距離、大空間條件下的通信傳輸的實現有重要的意義。無線電是一種電波信號，電波頻率是其基本特征之一。而要使無線電波能夠攜帶與傳輸信息，就要使無線電波的頻率發生有規律的變化，使接收端能夠根據頻率信息進行信號識別。這種根據信號傳輸需求而改變電波頻率的技術就稱為無線電調試技術。無線電條數可以分為三大部分：測向與定位技術可以用于發現未知電臺的位置，進行方位與距離測定，而無線電接收技術則可以接收信息，方便進行后續識別工作。

2無線電調試的現代關鍵技術

2.1 VHF/UHF近距離測向技術

在無線電通信領域，VHF是指頻帶范圍為30～300MHz、無線電波波長為1～10 m的波段，又被稱為米波頻帶。UHF是指頻帶范圍為300～3 000 MHz、無線電波長為1 dm～1 m的波段，又被稱為分米波頻帶。這兩種頻帶的頻段都相對較高。這類高頻與特高頻電波在空間傳輸時，由于衰減較快，大都以視距傳輸為主。在實際應用時，一般架設一條垂直于地面的天線，以大地為導體，使得發出的電波方向與地面電場方向垂直，這樣理論上并不能測定出發射臺的位置[1]。但事實上，大地并不是理想的導體，這就使得電波的前進過程中會與地面呈現一定傾角。當測向者手持臺與電場方向十分接近時，手持臺可以通過傳動天線方向來判斷信號的強度關系，進而測定出發射機的方向。這種測向方法的效果通常不是太好，但在緊急情況下，如救災、野外救援時顯得較為有效。

2.2利用人體的定向天線技術

事實上，人體也是一個移動的導體，利用人體的導電性能，可以形成一個簡單的天線定向裝置。這是由于導體成為一個電磁波的反射體，對電波產生反射作用。人體通過調整身體，可以判斷出電波入射最強的方向，由此測定發射機的方位。

3無線電發射端的調試技術分析

3.1能量調試技術

在確定未知信號的頻譜檢測過程中，能量調試是一種極為有效的盲檢方法。在傳統的能量檢測技術中，信號接收方需要利用平方器來獲取信號能力，并進行相應的轉化，如將信號進行前波濾除。能量的檢測算法可以有效計算接收信號的能量，簡化匹配濾波過程。FFT是一種常用的能量檢測器，其首先通過天線接收信號傳送至射頻模塊，射頻模塊對接收到的信號函數進行數模轉換后，通過FFT變換即可采集到數據點。FFT變換的一個關鍵參數是處理增益，其值為采樣點數與檢測信號平均時間積。因此，要想減小噪聲影響，就可以設定適當的檢測門限[2]。但這種方法僅適用于信噪比較大的情況，如果大部分噪聲集中在頻帶內部，則還是會影響調試結果。

3.2循環譜檢測技術

所謂循環平穩信號，是指在無線通信的過程中，為了使無線電波攜帶期望的通信信號，會對電波信號進行人為調制，改變其周期、頻率、幅值或相位。這樣調制后的信號就具備周期性，具有周期性平穩的特征。如果信號在傳輸過程中受到了噪聲影響，接收端可以利用信號本身的周期性穩定特點，估計信號的參數，從而濾除信號中的噪聲。需要注意的是，循環譜檢測利用了信號的周期性循環特點，因此，只能識別信號中帶有的平穩隨機噪聲，如果存在周期性干擾，則區分能力不佳。相比能量調試法，循環譜檢測技術即使在低信噪比時也能有較高的檢測靈敏度。

3.3匹配濾波器檢測技術

在進行頻譜檢測時，如果已知電磁波的先驗信息，如調制方式與沖激波形，則匹配濾波算法是一種最優的檢測算法。相比其余檢測技術，匹配濾波的耗費時間較短，在數字通信與雷達信號的檢測中十分重要。在甲型高斯白噪聲信道中，匹配濾波是一種很好的感知方法。如果要對授權信號進行解調，需要為每位用戶提供接收解碼設備以預知授權用戶的物理層相關信息；但如果選擇導頻檢測，則可以使檢測過程大大簡化。匹配濾波器的檢測算法大致如下：接收到的射頻信號經過放大、濾波后，在混頻器中與本振信號進行混頻處理，通過A/D轉換將信號轉化為離散的序列，后將離散信號與先驗信息所形成的序列進行點乘，通過得到的判決統計量可以計算出算法的檢測概率與虛警概率。這樣的匹配濾波算法能夠最大化接收端的信噪比，大大降低所需的抽樣數。但匹配濾波器也存在局限性，即如果先驗信息不準確，則頻譜檢測性能會受到很大的影響。

4無線電接收端調試技術分析

4.1干擾溫度的檢測技術

為了在任何時間與地點都能提供有效的通信服務，無線電領域近年來提出了“認知無線電”的概念，即通過檢測無線信道的通信環境來改變無線電工作參數，使頻譜資源的使用更加高效。認知無線電最重要的一環就是接收端的調試，其中干擾溫度的檢測是較為關鍵的工作。為了使頻譜檢測的效果達到最優，在估計干擾溫度時，最宜采用的是Multitaper方法，并使用足夠的傳感器來檢測不同空間位置的信道環境差異。需要注意的是，雖然MTM計算法是最優的，但奇異值分解限制了算法的實時性。為此，可以在實際應用時利用矩陣元素與奇異值之間的關系，從而減小奇異值的運算量，這樣有利于算法實時性的提高。在完成干擾溫度的檢測后，系統可以對傳輸工作所可能受到的干擾進行預測，從而調整自己的發射參數。同時，系統還可以通過引入代價函數表的形式，在共享系統中形成最優解，從而防止因為任何一個用戶的發射功率增大使其他用戶的效用降低，減少系統資源的浪費。

4.2本振泄露功率檢測技術

所謂本振泄露，是指在無線接收機工作時，為了對高頻信號進行解調，要將信號輸入振蕩器中，在這個階段會有一些信號從天線泄漏。通過檢測天線的泄漏信號，就可以一定程度判斷用戶的當前工作狀態。但實際上，由于本振泄露能量一般很小，且因接收機模型的不同而有較大差異，非授權用戶檢測的錯誤率很大，使得本振泄露功率檢測技術實施起來通常具有很大的難度。為了解決這一問題，本振泄露功率檢測的實際應用中，可以在接收端放置傳感器以感知振蕩器的泄漏功率，并將其傳輸到非授權用戶，以校正模型。

4.3合作式檢測技術

所謂合作式檢測技術，是指由于在無線通信環境中，信號難以避免會受到外部因素的影響，為此，需要此頻段上的不用用戶之間進行協同檢測，從而提高檢測工作的可靠性。合作式檢測技術又可以分為分布式檢測與中心式檢測。合作式檢測可以很好地避免深衰落區的影響，因為所有用戶的檢測傳感器都落在檢測深衰落區的可能性極小。中心式檢測是將所有用戶收集到的信息進行匯總分析，并由無線電基站廣播給其他設備，具有較好的檢測效果，而分布式檢測的性能則隨著用戶量的增加而提高。

5結語

總而言之，隨著無線電技術的不斷發展，未來對無線電發射端與接收端的調試技術需求必將越來越明顯。本文分析了現階段主要的無線電調試技術，對相關研究工作的進行具有一定的參考意義。

參考文獻

[1]李萍萍.無線電調試的技術分析與應用[J].科研，2016（5）：00022.

[2]焦元培.無線電技術及無線電調試技術的分析[J].大科技，2016（13）.