無線電頻譜監測關鍵技術研究

莊所增

（廣州南方衛星導航儀器有限公司，廣東 廣州 510663）

1 無線電頻譜監測概述

1.1 無線電技術的內涵

認知無線電技術是借助相關設備對無線電系統的各項參數進行準確實時監控，必要時還可通過修改系統各項工作參數的方式提升無線電頻譜閑置資源的利用效率，進而提升無線電技術的實際經濟效益[1]。

無線電技術可在頻率、時間及空間等維度進行多維頻譜復合使用，減少了無線電頻譜和帶寬限制，進一步提高了通信系統的靈活度，提升了無線電頻譜資源利用效率。圖1為無線電技術的原理認知圖。

1.2 監測系統

無線電監測主要是通過監聽、測量及測向定位等技術手段分析和統計特定范圍內無線射頻環境中的各類信號和噪聲參數等，為無線電頻譜技術的應用提供數據和信息支撐。通常，無線電監測系統由若干固定檢測站、半固定的監測站、移動監測站及控制中心等組成。無線電監測系統不僅能對無線電信號的頻率、功率及帶寬等重要參數進行測量和監聽，還能將監測數據信息與無線電臺站的數據庫進行對比和分析，快速發現違法無線電波，并上報處理[2]。無線電監測系統可利用系統功能判斷整個頻段的信號分布和本底噪聲的具體信息，利用顯示屏快速準確地展現監測數據，為工作人員決策提供數據資料。此外，無線電監測系統可根據行業具體情況設置相應檢測門限，根據不同行業和不同時段的差別測量統計業務頻段利用率和信道占用度，為無線電技術的發展提供更詳細的數據支撐。圖2為無線電信號探測結構示意圖。

圖1 無線電技術的原理認知圖

1.3 測向系統

無線電測向系統是無線電監測體系的重要組成部分，包括若干固定測向站、半固定測向站和移動監測車等。該測向系統在聯網后開展測向工作。目前，為進一步提升數據的準確性和科學性，該測向系統配備了科技化水平較高的干涉測向機和空間譜測向機等。同時，該測向系統可通過多次測量和科學收斂統計的方法計算合理的概率區域，進而提升無線電測向系統的準確率。相關工作人員可根據顯示在電子地圖上的概率區域完成相應的工作決策。此外，測向系統可結合相關數據庫的數據信息對觀測數據進行對比和修正，判斷發射電臺是否合法，提升測向結果的科學性與準確性。

2 無線電頻譜監測的工作原理

目前，我國運用最多的無線電監測系統主要包括天饋功能模塊、監測接收模塊和監測軟件模塊等。其中，頻譜監測模塊是無線電監測體系的核心部分，主要是監測和認知無線電環境，得到無線電監測所需的數據信息，以提升閑置頻譜系統的利用效率和無線電資源利用的經濟效益。該系統消除了因頻譜資源匱乏造成的不良影響，為無線電監測體系的廣泛應用奠定了基礎[3]。通常，無線電監測技術能在不影響用戶正常使用的情況下完成對閑置頻譜資源的準確監測，并根據監測數據有效利用閑置資源。

圖2 無線電信號探測結構示意圖

3 無線電監測系統相關參數的設置

3.1 確定監測頻段，合理設置掃描起止頻率

設置無線電監測系統相關參數時，相關工作人員應盡可能地設置同種業務掃描頻段，并合理設置掃描步進、濾波帶寬及起止頻率等，以提升無線電監測系統的運營效率。同時，工作人員可根據ITU頻譜監測手冊中關于頻譜占用度測量技術指標的相關規定，科學合理地選擇頻段、掃描方式以及測量方法等，從而使無線電監測系統的回掃時間滿足標準。此外，為進一步保證監測數據的準確性和合理性，工作人員設置連續監測時間時，應盡量合理地延長時間間隔。最大程度降低時間設定對頻率占用度的不良影響，使無線電監測系統頻率占用度的統計更加準確可靠。

3.2 監測統計門限（占用度計算門限電平）的設置

監測門限電平是無線電監測體系中數據采集的重要參數。為使相關工作人員及時科學地統計和分析監測數據，監測門限電平不宜設置過高。監測門限電平的科學設置還應考慮監測地點的實際狀況和頻段的業務種類。通常，工作人員可采取以下兩種方式確定監測門限電平值。第一，工作人員可利用新信號搜索功能對準備掃描的頻段進行較長時間地連續掃描，并在開展相應掃描工作前將噪聲譜和閾值譜的有關參數設置為某一定值，從而得到包括噪聲譜線和閾值譜線的頻譜圖，將此閾值譜線所示的電平值設置為相應監測門限值。第二，當相應無線電監測系統不具備閾值譜顯示功能時，相關工作人員可在測得該頻段噪聲電平值上加相應數值，作為監測門限電平值參數。

3.3 合理選擇天線

工作人員選擇無線電監測系統的接收天線時，應根據被接收信號的獨特性質、需測量的有關參數、系統安裝的具體位置及周圍存在的可能干擾源等實際情況進行科學合理選擇。通常，監測系統需選擇測向天線和監測天線，測向天線主要應用于測向系統，監測天線主要應用于常規監測。工作人員應根據被測點的實際情況選擇水平和垂直兩種極化方式的監測天線，便于更詳盡地監測電磁環境。

3.4 頻率步進、中頻帶寬及檢波方式選擇

由于頻率步進直接決定監測頻段的實際采樣點數，故設置頻率步進參數時應根據相應頻段寬度進行適當調整。合理調試采樣包絡的粗略程度，從而使無線電監測系統對頻點和頻段相關信息的接收和判斷更加準確[4]。中頻帶寬的設置主要取決于監測系統監測的信號帶寬，中頻帶寬和被檢信號的帶寬越匹配，獲得的信號強度越強，監測數據越真實。檢波方式主要包括峰值檢波、平均值檢波、實時值檢波及均方根值檢波等方式。由于檢測信號是峰值信號，易接收大量的雜亂信號而影響監測數據的準確度，故峰值檢波方式并不適用于信號幅度較小、使用頻率較多的頻段。頻率步進、中頻帶寬及檢波方式之間的關系如表1所示。

4 結 論

目前，人們的生產和生活極大地依賴于無線電技術，深化無線電認知拓寬了無線電技術應用范圍，促進了無線電的智能化發展和可持續發展，提升了無線電管理水平。無線電頻譜監測技術實現了無線電認知的科學性和有效性，減少了頻譜資源閑置，增強了無線電頻譜技術的利用效率和經濟效益。

表1 頻率步進、中頻帶寬及檢波方式間的關系