非法調(diào)頻廣播信號的識別問題研究

譚 旭

（作者單位：湖南廣播電視臺廣播傳媒中心）

隨著無線網(wǎng)絡(luò)的普及，人們在日常生活中隨時隨地都享受著無線信號所帶來的便利。而隨著無線電技術(shù)的新設(shè)備、新技術(shù)不斷被開發(fā)和利用，某些非法信號摻雜在無線設(shè)備中很難被發(fā)現(xiàn)，無線電臺被非法盜用、占用無線廣播頻率的現(xiàn)象屢見不鮮。另外，無線廣播電網(wǎng)的復(fù)雜性也為非法信號識別工作帶來一定的阻礙，這就使得管理人員要更加深入研究無線電管理技術(shù)，才能在層層迷霧的復(fù)雜電網(wǎng)環(huán)境中追蹤到非法信號源。

1 調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)非法信號的識別

目前，對于非法調(diào)頻廣播信號識別方法的研究不多，雖然無線電信號識別技術(shù)的應(yīng)用已十分成熟，但大多是對無線電干擾信號的識別，對于非法調(diào)頻廣播信號識別來說，借鑒意義不大。另外，非法調(diào)頻廣播信號大多都沒有獲得廣播電臺的調(diào)頻發(fā)射權(quán)限，而研究人員又無法獲取權(quán)限，久而久之就會導(dǎo)致信號資源的流失，研究人員也就缺少了研究對象。除了權(quán)限方面的問題，在信號頻率方面非法調(diào)頻廣播信號與正常調(diào)頻廣播信號幾乎一致，因此，識別起來也十分困難。簡而言之，非法調(diào)頻廣播信號不屬于干擾信號的范疇，而屬于非法信號，需要進行識別剔除，保證廣播電臺進行正常的無線調(diào)頻發(fā)射來傳輸數(shù)據(jù)。

現(xiàn)在使用較多的無線電信號分類方法有下面幾種：

1.1 模糊模式識別

模糊模式識別有效結(jié)合了數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，在數(shù)據(jù)統(tǒng)計識別方面，利用函數(shù)定律，能夠直觀表達數(shù)據(jù)的含義并顯現(xiàn)出數(shù)據(jù)間的變量關(guān)系，另外，對于數(shù)據(jù)不清晰的無線電信號數(shù)據(jù)，模糊模式識別優(yōu)勢十分明顯，但缺點在于算法復(fù)雜，無法做到快速有效地識別信號，同時抗噪能力較差，易受到其他干擾信號的影響。

1.2 支持向量機

支持向量機是一種新興的分類技術(shù)，在高維模式識別下可以通過VC維函數(shù)集映射信號樣本模型的學(xué)習能力。它的不足是樣本數(shù)量越大，學(xué)習結(jié)果越正確，此時置信風險就越少；而VC維值越大，則推廣能力越差，置信風險就越大。所以綜上，提高樣本數(shù)量，降低VC維，便會降低置信風險，風險值越低代表小樣本問題的可讀性越高，然而對于非線性問題，由于它的狀態(tài)是隨著結(jié)果環(huán)境而變化的，因此，該分類技術(shù)在處理非線性問題方面沒有很好的應(yīng)用。

1.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類識別

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)指的是傳統(tǒng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，類似于人工大腦，具有很強的邏輯思維能力。它的特點在于采用梯度下降法，調(diào)整信號誤差并使之將至最低，保障信號分類的準確度。另外，在抗噪能力上也具有很大的優(yōu)勢，其不受其他干擾信號的影響。而且，其對于非線性網(wǎng)絡(luò)信號的識別能夠充分體現(xiàn)其數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。

根據(jù)上文的三種分類識別方法的對比分析可知，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類識別的在精準度方面優(yōu)勢明顯，因此本文的非法調(diào)頻廣播信號識別問題研究中采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類識別方法來對非法信號進行有效識別。但由于無線電監(jiān)測采集的數(shù)量很大，因此建立合適的分類網(wǎng)絡(luò)是識別非法調(diào)頻廣播信號的首要工作，其次從采集非法信號中提取特征值，通過設(shè)置誤差、初始值等參數(shù)來確保激活選取信號的數(shù)值，極大地提高了分類識別的效率。

當無線電設(shè)備接收到采集的非法信號識別請求時，系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理終端會第一時間與無線電設(shè)備建立信號連接，然后對信號數(shù)據(jù)進行處理識別。首先，數(shù)據(jù)分類器會有效地過濾掉一部分無效信號，減少數(shù)據(jù)處理終端的計算量，然后通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類識別進行二次篩選識別處理。

2 調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)非法信號識別的實現(xiàn)方法

在進行非法調(diào)頻廣播信號識別之前，首先需要將調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)通過RMTP協(xié)議鏈接到無線電監(jiān)測站接，鏈接接口為無線電接收設(shè)備，在調(diào)頻廣播信號接收方面，可以接收到頻率為FM91.4 MHz的頻譜數(shù)據(jù)。其次，計算采集信號源的信號特征，設(shè)置誤差、均值等參數(shù)，通過charaters Dll（字符動態(tài)鏈接庫）函數(shù)字符串講各幀數(shù)據(jù)進行動態(tài)建模，同時進行數(shù)據(jù)分析，利用MATLAB數(shù)學(xué)計算軟件，計算出模型內(nèi)矩陣數(shù)據(jù)的特點數(shù)值。避免遺漏非法信號的計算，探后通過誤差、均值的分析比較，可以計算異常數(shù)據(jù)的信號來源。發(fā)現(xiàn)來源后要進行分類識別，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類識別方法進行信號源的分類識別，并調(diào)整信號數(shù)據(jù)的誤差，然后同理通過調(diào)用函數(shù)建立數(shù)據(jù)模型，利用MATLAB計算分類成功后的非法信號源，如果絕對值大于0.18，則需要做異常分析報告，分析結(jié)果確認無誤后進行非法信號的剔除操作。

另外，對于無線電的監(jiān)測工程也需要引起重視和關(guān)注，監(jiān)測工作可以從源頭避免非法信號的入侵，如圖1所示，圖1為無線電監(jiān)測過程。

圖1 無線電監(jiān)測示意圖

首先，無線電監(jiān)測設(shè)備通過采集無線電發(fā)射源發(fā)射的無線電波信號，進行信號的解析和傳輸，然后通過RMTP（實時消息傳輸協(xié)議）將無線電監(jiān)測設(shè)備處理后的信號頻譜數(shù)據(jù)傳輸至設(shè)備處理PC終端，管理人員通過編寫好的信號識別應(yīng)用程序進行數(shù)據(jù)錄入。然后進行操作識別，識別處理結(jié)果會在應(yīng)用系統(tǒng)界面展示，便于管理人員進行查閱。

3 結(jié)語

本文主要研究非法調(diào)頻廣播信號的識別與實現(xiàn)方法。首先對廣播電臺的電磁環(huán)境進行簡要說明，說明非法信號對無線廣播調(diào)頻的影響及不法分子所帶來的惡劣影響，然后結(jié)合廣播電臺無線調(diào)頻網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，提出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類識別方法，其次，根據(jù)識別結(jié)果，分析無線電監(jiān)測的重要性，設(shè)備終端通過RMTP協(xié)議對發(fā)射信號源進行監(jiān)管。通過有效的監(jiān)測和分類識別，可以實現(xiàn)非法信號的篩選并剔除，為無線電管理機構(gòu)查處非法廣播電臺的調(diào)頻發(fā)射信號提供了良好的經(jīng)驗分享。