推動(dòng)信號(hào)管控產(chǎn)業(yè)化、助力信息網(wǎng)絡(luò)安全

歐幸寶

（三維通信股份有限公司，杭州 310053）

1 產(chǎn)業(yè)化背景

近年來(lái)，隨著5G通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算、人工智能等高新科技迅速發(fā)展，以信息化的本質(zhì)需求為基礎(chǔ)，構(gòu)建全社會(huì)向信息化、智能化為發(fā)展的必然趨勢(shì)，信號(hào)管控成為當(dāng)前信息化推進(jìn)過程中的主要難題，監(jiān)管場(chǎng)所無(wú)時(shí)無(wú)刻不面臨著因?yàn)椴皇鼙O(jiān)管的信號(hào)入侵而帶來(lái)的信息安全風(fēng)險(xiǎn)，在這種背景下，管制區(qū)針信號(hào)管控提出了迫切的需求。

2 市場(chǎng)需求分析

雖然我國(guó)的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)發(fā)展比較迅速，但是與國(guó)際先進(jìn)水平仍然存在著一定的差距，網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)投入在當(dāng)前我國(guó)市場(chǎng)上的占網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)信息化技術(shù)投入的比例比較低。盡管我國(guó)的所有網(wǎng)絡(luò)安全與信息技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)都希望自己做大、做強(qiáng)，但是這并不是一蹴而就的事情，因?yàn)檎w來(lái)看我國(guó)的網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)模和競(jìng)爭(zhēng)能力還是比較弱的，這對(duì)我國(guó)的某些關(guān)鍵領(lǐng)域的安全防護(hù)技術(shù)的發(fā)展起到了一定的限制作用，我國(guó)的網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)行業(yè)仍然存在著極大的發(fā)展空間。信號(hào)管控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于國(guó)家重要涉密場(chǎng)所，如國(guó)防、公安、監(jiān)獄、軍隊(duì)、能源、政務(wù)、醫(yī)療、教育等領(lǐng)域，具有廣闊的市場(chǎng)前景，市場(chǎng)總規(guī)模超過1000億。

3 關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新

信號(hào)管控系統(tǒng)運(yùn)用了當(dāng)前最新的自主開發(fā)的算法，引入了當(dāng)前的最新技術(shù)，如數(shù)字化的上下變頻技術(shù)、數(shù)字化預(yù)失真技術(shù)、波峰因數(shù)減小技術(shù)以及軟件無(wú)線電技術(shù)等等。實(shí)現(xiàn)信號(hào)對(duì)抗高效處理，提高系統(tǒng)效率，優(yōu)化系統(tǒng)資源；解決了信息化發(fā)展過程中信息安全的一系列困難問題。

其關(guān)鍵的創(chuàng)新性的技術(shù)主要有一下幾種：

（1）數(shù)字上下變頻技術(shù)：該技術(shù)是建立在信號(hào)處理平臺(tái)（FPGA）基礎(chǔ)上的，結(jié)合了復(fù)用技術(shù)，同時(shí)通過高速時(shí)鐘頻率相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化控制的上下變頻技術(shù)，并且內(nèi)部安裝了DDS可以對(duì)通道頻率進(jìn)行有效配置，具有自適應(yīng)調(diào)整的功能。

（2）波峰因數(shù)減小技術(shù)：該技術(shù)可以準(zhǔn)確、有效地?cái)?shù)字化地控制電子信號(hào)，也就是說(shuō)在任何輸入條件下都可以達(dá)到功率放大器的最佳功率，有效實(shí)現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)，便于升級(jí)，而且可以適合多載波消峰。

（3）數(shù)字預(yù)失真技術(shù)：數(shù)字預(yù)失真功放就是在輸入信號(hào)和高功率放大器之間插入一個(gè)具有與放大器非線性特性相反的非線性單元，從而使整個(gè)系統(tǒng)呈現(xiàn)線性特性。功放的輸出信號(hào)y（n）經(jīng)過反饋路徑調(diào)整增益后作為預(yù)失真訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的輸入，該信號(hào)經(jīng)過預(yù)失真訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)后輸出，然后與功放的輸入信號(hào)進(jìn)行比較，該誤差信號(hào)用于預(yù)失真訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)信號(hào)處理。若預(yù)失真訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)算法收斂，即，那么把預(yù)失真訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的系數(shù)完全復(fù)制到預(yù)失真器中，就會(huì)有：當(dāng)時(shí)，即其中G是整機(jī)增益，整機(jī)的輸出相對(duì)于輸入信號(hào)，表現(xiàn)為線性特性。如圖1。

圖1

在非線性系統(tǒng)理論中，經(jīng)常采用記憶多項(xiàng)式模型、wiener模型以及hammerstein模型等來(lái)構(gòu)建有記憶非線性系統(tǒng)。在圖1的預(yù)失真器以及預(yù)失真器訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)中，采用記憶多項(xiàng)式模型來(lái)模擬非線性功放的逆特性。數(shù)學(xué)表述如下式，其中K為非線性階數(shù)，L為記憶深度。

預(yù)失真訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)對(duì)該模型參數(shù)的估計(jì)是一個(gè)自適應(yīng)濾波的過程，這里選擇LMS（最小均方誤差）算法作為預(yù)失真訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)系數(shù)的更新算法。復(fù)數(shù)域LMS算法系數(shù)更新公式為：

數(shù)字預(yù)失真技術(shù)大大提高系統(tǒng)效率，在提高系統(tǒng)效率的同時(shí)，能有效保證其線性指標(biāo)滿足要求，解決射頻的線性與效率矛盾，而且能跟蹤由于器件老化、溫度變化等工作條件和工作環(huán)境變化所造成的功放線性特性變化，一直保持良好的線性效果，解決信號(hào)管控系統(tǒng)所普遍存在的效率與線性問題，具有重大的意義。

4 推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化的意義

在當(dāng)前信息化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)以及人工智能等高新技術(shù)迅速發(fā)展的新時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)業(yè)并不是在“孤軍奮戰(zhàn)”，信息化技術(shù)、人工智能技術(shù)等多種高新技術(shù)可以有效聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)形成新的發(fā)展引擎，網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的發(fā)展形勢(shì)以及發(fā)展方向直接影響到其他產(chǎn)業(yè)的運(yùn)營(yíng)與發(fā)展。因此，為了有效保障我國(guó)網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)業(yè)的高效、快速、健康、穩(wěn)定發(fā)展，應(yīng)該持續(xù)極大資金投入力度，持續(xù)強(qiáng)化對(duì)需求產(chǎn)業(yè)的合理規(guī)劃，采用多元化的促進(jìn)方式，有效促進(jìn)我國(guó)整體網(wǎng)絡(luò)信息安全產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

信號(hào)管控系統(tǒng)的創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化，有利于提高我國(guó)信息網(wǎng)絡(luò)安全，提高產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)品制造水平和產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，完善具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的信息安全產(chǎn)業(yè)鏈，加速中國(guó)信息安全產(chǎn)業(yè)國(guó)際化。