广播电视频谱（精选9篇）
广播电视频谱 篇1
卫星广播电视频谱智能监测系统由国家广电总局广播电视监测中心与总参第63研究所联合自主研发完成。该系统由BXM0601型射频频谱监测仪、应用软件系统、网络子系统及服务器 (监测、存储和数据库) 等软硬件子系统组成, 实现了对国内所有卫星广播电视载波进行频谱监测, 能够实时反映卫星信道干扰劣化和信号强度变化情况, 为卫星广播电视安全播出提供了高智能的现代化技术监测手段。
该系统综合应用了低噪声高灵敏度宽带超外差接收机技术、全数字中频技术、低噪声合成本振技术以及基于Windows面向对象编程和卫星监测等先进技术, 具有强大的信号实时分析处理能力, 在卫星广播电视频谱信号监测方面功能独特、智能化程度高。通过设置信号频率幅度特性变化的上下门限曲线, 报警门限自动生成, 首次实现了大规模的卫星广播电视频谱实时自动报警。
系统核心设备—BXM0601型射频频谱监测仪, 采用先进的数字化中频技术、高灵敏度接收机技术、高分辨率合成本振技术进行设计, 实现了“实时FFT分析+扫描检波”测量的有机结合, 集多种功能于一体, 在完成频谱实时越限报警监测的同时, 还可实现一台频谱监测仪对多个载波同时进行信道功率和载噪比等指标的自动测量。
该系统具有频谱集中显示、频谱数据越限报警、频谱数据存储、历史频谱数据回放、设备故障声光报警、远程设置等功能。
该系统自2006年8月投入使用以来, 功能不断完善, 操作方便、灵活, 运行稳定可靠, 已经应用在广电总局卫星广播电视安全预警监测系统中, 为管理机关和安全播出机构提供实时监测信息服务, 资源共享, 特别是在十七大、两会、北京奥运会等重要保证期以及冰冻雪灾和“5.12”汶川特大地震等特殊时期的卫星广播电视安全播出监测中发挥了重要作用。
广播电视频谱 篇2
频谱屋概述
频谱屋是一种采用生物频谱技术（BST）新型桑拿保健治疗设备，是适合人类健康生活需要的高科技产品。
频谱屋及发热设备
频谱屋具有促进血液循环，改善血液流变性，促进新陈代谢，改善神经系统功能，提高机体免疫能力的作用。老年人：改善微循环，提高机体免疫能力，调节神经和内分泌功能，具有防病和抗衰老作用;妇 女：促进女性激素的分泌，改善皮肤微循环，具有美容美体的效果;儿童：提高儿童对疾病的免疫能力，增强营养的吸收和消化;青壮年：促进代谢，促使精力充沛，减轻疲劳。
大量信息表明，现代人亚健康已经理我们越来越近，生活的压力，工作的压力，环境因素，都在无时不刻影响着我们的身心健康，大量科学研究证明，红外线是在所有太阳光中最能够深入皮肤和皮下组织的一种射线。由于远红外线与人体内细胞分子的振动频率接近，“生命光波”渗入体内之后，便会引起人体细胞的原子和分子的共振，透过共鸣吸收，分子之间摩擦生热形成热反应，促使皮下深层温度上升，并使微血管扩张，加速血液循环，有利于清除血管囤积物及体内有害物质，将妨害新陈代谢的障碍清除，重新使组织复活，促进酵素生成，达到活化组织细胞、防止老化、强化免疫系统的目的。所以远红外线对于血液循环和微循环障碍引起的多种疾病均具有改善和防治作用。频谱屋正是利用远红外线这一点，精巧的运用在房体内部，另起具有神奇的保健功效。
频谱屋的优点
1.大面积平板式频谱发生器，立体照射，集治疗保健于一体。
2.温度可调节，40-60℃的温度给人轻松感受。
3.非密闭式，不会导致人体缺氧，无气闷感觉。体积小，耗能低，安全可靠。
4.安装方便，操作简单，除医院、宾馆、SPA会所，洗浴中心等专业场所外，也适合家庭使用。辐射率>0.9达到国际水平;可发射出5.6～15um波长的远红外线.5.节能显著，可省电30～50%;使用寿命>10000h，绝缘性好，不产生明火，安全可靠。
频谱屋的木材选择
铁杉：产自加拿大，木材坚硬，纹路优美，耐腐蚀性强，木材发出的芳香物质可以镇定神经的作用，对治疗鼻膜炎以及支气管炎有一定的功效，还能帮助身体排除多余水分。
红雪松：产地为美国西部及加拿大，是北美等级最高的防腐木材，无需防腐和压力处理，稳定性极佳，不受昆虫及真菌、白蚁的侵袭和腐蚀，使用期限长，不易变形。隔音隔热效果佳。
频谱屋的主要功效
1、排毒远红外线能够良好的刺激汗腺，排除毒素和体内有害物质，如酒精，尼古丁和一些致癌性重金属。
2、减压远红外线可以放松肌肉，舒缓肌体
3、美容远红外线加速血液循环，促进新陈代谢，清除坏死细胞，帮你减少由于岁月积累而产生的细纹，使您的肌肤光滑、红润、细嫩
4、减肥瘦身脂肪在42度时水溶性增加，出汗可以消耗皮下多余脂肪，人体通过排汗起到减肥，排毒，瘦身的效果
5、减轻疼痛远红外线通过加速血液循环，让大量的氧到达患处，加速恢复的过程
6、健身每次做20分钟远红外桑拿浴，身体的出汗量相当于长跑10公里。远红外线桑拿浴对于那些没有时间做健身训练的和长期受到病痛的制约而不能做锻炼的人是个很好的选择
7、增强免疫力经临床观察，远红外线确有提高机体的巨噬细胞吞噬功能，增强人体的细胞免疫和体液免疫功能，有利于人体的健康
8、芳香美体全身涂抹香精油等营养芳香因子，在远红外线作用下，人体毛孔打开，精油的营养芳香因子更利于被人体容持和吸收，浴后可长时间保持全身芳香
频谱屋的应用场所
品位居家生活
给您恬静的港湾，完美生活从沐浴轻松开始!阳光精华的温情呵护、畅想无限的异度空间，彻底洗净您
工作的劳顿
在这里天伦之乐永远陪伴您的左右，全家人的欢乐，全家人的!
健康美容会所
深层激活肌肤细胞的各项机能、补充肌肤细胞能量、唤醒细胞再生运动、加强肌肤中自然润泽因子的含量，引领细胞运动，轻松排毒、美白肌肤，彻底靓丽你的容颜。
洗浴休闲中心
珍惜频谱资源，保护电磁环境 篇3
界无线电日”（World Radio Day）。无线电频谱资源及其良好的电磁环境是各种无线电业务顺利开展的基础和保障。为了提高全社会对无线电频谱资源重要性认识，倡导大家自觉遵守无线电管理法规，维护空中电波秩序，工业和信息化部无线电管理局（国家无线电办公室）把今年纪念活动的主题定为：珍惜频谱资源，保护电磁环境。
设立世界无线电日的倡议，是由联合国教科文组织于2012年提出的，旨在提高人们对无线电重要性的认识，鼓励决策者通过无线电、广播提供信息，并加强改善广播电台之间的联系网络及国际合作。随后，联合国大会通过决议把每年的2月13日（1946年2月13日，联合国电台成立）定为“世界无线电日”（World Radio Day）。
今天，人类的生活越来越离不开无线电，对讲机、手机、Wi-Fi、蓝牙、4G、物联网、卫星导航、汽车雷达……越来越多的无线电应用正在悄悄地改变着我们的生活。在广电、通信、铁路、交通、航空、航天、气象、渔业、科学研究、抢险救灾、新闻媒体以及公安、武警、军队等各部门、各行业中，无线电技术也在发挥着越来越重要的作用。
开展无线电业务，离不开无线电频谱资源。无线电频谱资源和土地资源、水流资源、矿藏资源等一样，是宝贵的国家自然资源。《中华人民共和国物权法》第五十条规定：“无线电频谱资源属于国家所有”。这一条款从法律的角度明确了无线电频谱作为国家资源的属性。虽然无线电频谱资源看不见、摸不着，但就像建造高楼大厦需要土地资源，发展工业需要矿物资源，人类生存需要水资源一样，各种无线电业务的开展必须有频谱资源的支撑，对此人们应该加倍珍惜和科学利用有限的无线电频谱资源。而要保证各种无线电业务的顺畅运行，也离不开良好的空中电磁环境。
如果不依法设置无线电台站和使用无线电频率，就会扰乱空中电波秩序，造成相互干扰、引发事故。只有保持电磁环境的和谐、有序，各种无线电业务才能顺利开展，合法电台和用户的权益才能得到保障。多年来，我国各级无线电管理机构工作者积极进取，开拓创新，科学管理无线电频率，有效维护了空中电波秩序，保证了丰富多彩的无线电业务顺利开展和运行。
电视空闲频谱设备的若干问题 篇4
1.1 WSD的概念
WSD是White Space Device一词的缩写。空闲频谱 (WS, White Space) 是指在电视授权的频谱范围内, 在某个已知地点 (或区域) 电视业务没有使用的那些频谱。使用这些空闲频谱的设备, 称作空闲频谱设备。借助软件无线电和认知无线电技术, WSD可以在非授权的电视空闲频谱内使用。
1.2电视空闲频谱的由来
众所周知, 无论是过去的模拟地面电视规划ST61 (即1961的斯特哥尔摩规划) , 还是今天地面数字电视规划GE06 (即2006年的日内瓦规划) , 都是按多频网 (MFN, Multiple Frequency Network) 进行规划的, 由于干扰的范围总是大于有用信号的范围, 所以地面电视规划的自然结果, 在给定地域就会出现很多禁用频谱 (即电视的空闲频谱) 。
1.3软件无线电
软件无线电 (SR, Software Radio) 是指不变的硬件平台, 通过软件升级 (或重构) 来实现灵活多变的通信体制和通信功能的无线系统。软件无线电硬件平台的特点是:通用化、标准化、模块化以及信号波形的广泛实用性;软件无线电的核心是驻留在DSP和 (或) FPGA和 (或) ASIC内部的功能软件, 这些软件是可升级、可重构的, 以适应不同的技术标准、接口协议和信号波形。
1.4认知无线电系统
1.概念
认知无线电系统 (CRS, Cognitive Radio System) 是软件无线电的进一步扩展, 是无线电系统的一个新概念。它能够通过学习获得自己的空间位置和周围的电磁环境 (例如频谱的占用情况等) , 并在这些信息和预定算法 (软件无线电) 的基础上, 动态地调整他们的工作参数 (比方说选择频点和发射功率) 达到对环境的适应。这种认知干扰减少技术, 可以帮助非授权WSD用于固定和移动通信。
2.认知无线电的关键技术
1) 频谱检测技术:即频谱检测和空闲频谱的搜寻和判定。
2) 自适应频谱资源分配技术:
(1) 载波分配技术 (例如OFDM) ;
(2) 子载波功率控制技术;
(3) 复合自适应传输技术。
3) 认知无线电频谱管理:频谱划分的新思路:非授权用户不得占用;非授权用户部分占用;可以不受限制的占用。后两种是认知无线电可以利用的频谱。
4) 地点认知:利用GPS定位技术可以确定自身的位置。
3.认知无线电技术的发展现况
认知无线电技术可以用来减少系统间的干扰, 改善无线电频谱的使用效率。认知无线电技术又分为频谱认知和地理位置认知, 频谱感知方法尚处在发展的初期阶段, 为了避免干扰广播业务和无线话筒业务, 在保护方面尚未达到实用的水平。目前典型的情况是, 传送到地面数字电视机顶盒的信号电平为-72d Bm, 室外工作的WSD的检测灵敏度要求达到-112d Bm;对于室内应用来说, 因为穿透和反射会使信号衰减20d B, WSD的检测灵敏度要求达到-132d Bm。目前要达到这样的检测灵敏度, 技术上是无法实现的。
WSD的地点感知, 借助GPS定位技术是很容易实现的。目前的WSD应用试验都是借助于地理位置或频谱数据库工作的。
1.5空闲频谱设备是如何工作的
空闲频谱设备工作的基础是地点频谱数据库和地点感知, 电视地点频谱数据库中详细列出了正在运行的频段, 以保护已有牌照的业务。数据库还收集了在不同地区各种电视空闲频谱设备可以使用的频谱。WSD工作时, 首先需要查询网络中的频谱占用数据库, 然后向数据库服务器注册自己的位置信息。控制设备根据查询到频谱占用数据, 选择可用的频点和发射功率。
1.6何谓PMSE
PMSE是Programme Making and Special Events一词的缩写。它是节目制作和特殊事项的总称, 包括无线话筒、耳机监听、内部通话、音频连接等事项。在TV广播、剧场制作和体育赛事现场广播用于支持多媒体制作。这些制作内容提供给地面、卫星、因特网、移动TV无线广播使用, 这些内容同样还提供给音像产业的大部分输出产品 (例如CD、DVD) 使用。PMSE是非授权WSD的可能应用领域之一。
2 WSD在国外的研究和应用情况
软件无线电和认知无线电系统是WSD工作的基础, 为了引入软件无线电和认知无线电系统, 在2012年举行的ITU-R无线电会议上研究了管理措施和相关问题, 为其健康发展提供指导。
目前低功率的WSD主要用来改善移动宽带Wi Fi和用于构建家庭多媒体流的新平台。
2008年10月美国FCC决定, 在TV频带非授权基础上批准使用WSD。其中包括两类WSD设备:便携移动低功率设备和室外固定高功率设备。在业务引入的初期阶段, 强制使用地理位置或频谱数据库。
从2011年12月7日开始, FCC针对Telcordia公司的空闲频谱数据库进行45天的公共测试。美国Telcordia公司的空闲频谱数据库是根据FCC制定的准则建立的, 数据库收集了不同地区各种空闲频谱设备可以使用的频谱, 数据库中详细列出了正在运营的频段, 以确保已有牌照业务的长期保护。
欧洲WSD设备的应用尚处在定义阶段, 欧洲的管理者 (包括CEPT和EC) 正在为定义WSD的技术和管理条件而加紧工作, 旨在UHF TV空闲频段内 (470MHz~790MHz) 引入认知无线电。正在讨论的技术问题包括:使用频谱感知和 (或) 地理位置数据库、发射功率限制、为保护广播业务和其它业务 (例如无线话筒) 所要求的频率和隔离距离。
EBU关于空闲频谱设备使用的原则立场:
1.确保广播业务和PMSE业务不受干扰;
2.TV频段的WSD的非广播使用应放在次要地位;
3.TV频段的WSD使用应改善频谱效率和灵活性。
2011年7月, 在英国剑桥首次开始测试WSD设备, 参加者包括管理部门、广播运营商 (例如BBC) 、研究部门 (例如IRT) 和多家产业部门。
英国Ofcom 2012年规划的要点之一, 是利用电视空闲频谱传输增强型Wi Fi业务。增强型Wi Fi业务主要使用470MHz~790MHz之间的频谱, 这有助于其业务在城市网络中传输。电视空闲频谱也可以用于向边远地区传输宽带业务。
Ofcom还宣称, 空闲频谱技术2013年将在全英国推广。
摘要：本文介绍电视空闲频谱设备应用经常遇到的一些概念和最新的发展应用情况。无线频谱是有限的自然资源, 我们必须有效使用它。模拟电视到数字电视的转换, 推动了UHF频谱的有效利用, 软件无线电和认知无线电技术的发展, 使电视空闲频谱设备的应用得以实现。本文围绕电视空闲频谱设备的应用介绍一些概念和最新的发展情况。
关键词：空闲频谱,软件无线电,认知无线电
参考文献
[1]M.B.Woddell Compatibility Challenges for BroadcsatNetworks and While Space Devices IBC-2009论文集.
认知电力物联网电视频谱感知方法 篇5
1 频谱感知模型
认知用户对无线环境进行频谱感知,通过对接收到的信号进行检测,判断授权用户是否出现,从而对频谱的使用情况做出判决。根据检测理论,对授权用户的检测可以建模为一个二元假设检验问题,根据授权频段是否存在授权用户可以归为两种假设。
式中:x(n)为认知用户在时刻n监测到的信号;w(n)为高斯白噪声;h(n)表示无线信道增益;r(n)为授权用户n时刻发射的信号。认知用户在进行频谱感知时,对接收到的观测数据进行处理,不同的感知算法,对于检测统计量有不同的构造,使用的判决准则也不同。
2 对抗大载波频偏的复合相关检测
对抗大载波频偏的复合相关检测算法是在传统波形检测的基础上提出的。图1是传统波形检测算法的流程图。
图1中,x(n)代表认知用户监测到的信号,PN(n)表示模式已知的本地产生的序列,波形检测的就是通过将接收到的信号和本地PN(n)序列进行相关来构造检测统计量,然后通过判决,从而实现对DTMB信号的检测。式(2)中,s(n)表示DTMB发射端发射的信号,其中帧头长度为LPN,帧体长度为Nc,一个DTMB信号帧的长度为N=LPN+Nc。
在理想同步的条件下,根据式(1)可知,其中r(n)=s(n)。则波形检测统计量T0可以写为
式中:“”表示线性相关运算;k0表示相关偏移。在实际的认知无线环境中因为认知用户终端和DTMB发射端的本地振荡器不完全相同,又由于无线信道带来的多普勒频移的影响,认知用户接收到的DTMB信号会发生载波频偏,又因为认知用户终端与DTMB发射端属于不同的网络,很难实现同步,波形检测的性能会遭到削弱。考虑载波频偏的影响,认知用户终端接收到的DTMB信号可以表示为
式中:εc表示归一化的载波频偏,为方便分析载波频偏对波形检测的影响,并未考虑初始相位等因素。根据式(1)和式(3),当检测到的信号发生载波频偏时,检测统计量可以表示为
根据式(5)可以得到检测统计量的对数形式为
式中:G0表示波形检测的相关增益,从式(6)可以看到,当存在载波频偏εc时,波形检测的相关增益G0和相关窗长度L1并不成正比例关系,当L1=Nck/εc(k为整数),相关增益G0变为0。当出现较大载波频偏εc时,相关增益G0会发生很大的衰减,从而导致波形检测性能的下降。
为了对抗大的载波频偏εc,复合相关检测在波形检测的基础上进行改进,从本地产生的长度为LPN的PN序列中截取两段,长度都为L(L<LPN)。两段L长度的PN序列的相移间隔为P,将两段PN序列PN(n),PN(n+p)和接收到的信号x(n)进行复合相关运算[7],可以表示为
可以得到复合相关检测算法相应的检测统计量T1的表达式为
当DTMB信号出现时,式(8)的检测统计量可以写为
根据式(9)可以得到检测统计量T1的对数形式有
式中:G0表示复合相关检测的增益。对抗相同的载波频偏εc,相比式(6)和式(10),当相关窗长度L1=L时,复合相关检测的相关增益G1是波形检测相关增益G0的两倍,当两种检测算法的相关增益满足G1=G0时,相比波形检测,复合相关检测可以对抗更大的载波频偏εc,保持对DTMB信号良好的感知性能。
在H0条件下,认知用户终端接收到的仅为复高斯白噪声w(n),则复合相关结果R(n)可以写为
式中:PN序列为确定信号;平均功率为σ2PN;噪声w(n)为复高斯随机变量;R(n)为近似服从复高斯分布。复合相关检测的检测统计量T1(x)为复合相关结果在整个滑动窗N内的最大值,则在H0条件下,T1(x)服从瑞利分布,有
复合相关结果,n=0,1,2,…,N-1是分布相同的随机变量,概率密度如式(12)。为计算检测统计量T1(x)的分布函数,假设,n=0,1,2,…,N-1近似相互独立,可以得到检测统计量T1(x)在条件H0下的分布函数为
根据分布函数与虚警概率Pf的关系Pf=1-FT1(λ1|H0)可以得到,复合相关检测相应的门限λ1的计算式为
式中:μ为经验调节系数;根据设定虚警概率Pf和相关长度L;由式(14)即可求出相应门限λ1,从而实现针对DTMB信号的对抗大载波频偏的复合相关检测。
3 基于复合相关的协作频谱感知
协作频谱感知是在单用户频谱感知基础上提出的。协作频谱感知技术可以降低隐藏终端带来的不利影响,提高检测性能[9]。基于复合相关的硬合并协作感知是指,多个认知用户CR1,CR2,CR3,…,CRM首先对接收到的信号利用复合相关检测进行独立的频谱感知,感知结果分别为u1,u2,u3,…,uM,并将感知结果统一发送到网络中的数据融合中心,由该数据中心对多个判决结果进行信息硬合并,做出授权用户是否存在的全局判断,然后数据中心再将判决结果发送给各个认知用户[10]。图2为硬判决数据合并原理。
硬合并准则又分为“OR”准则,“AND”准则和“K-OUT-N”准则[10]。“OR”准则是指:进行协作感知的N个认知用户中,若有一个认知用户做出检测到授权用户的判断,那么数据中心就判断授权用户出现。“AND”准则是指:数据融合中心在参与协作的全部认知用户都做出检测到授权用户的判断前提下,数据中心才会做出授权用户出现的判决,若存在一个认知用户未检测到授权用户,数据中心就做出授权频谱空闲的判断。“K-OUT-N”准则是指:N个参与协作频谱感知的认知用户中,至少有k个用户都检测到授权用户,数据中心才判决授权频段正在使用;否则,数据中心给出授权频段空闲的判断。
其中通过“OR”准则得到的协作检测概率最高,但同时也会带来较大的虚警概率,所以在选择合并准则时,要根据网络环境对虚警概率的要求而定。
4 仿真实验及验证
本节将对上文提到的方法进行性能仿真分析。主要针对DTMB信号PN420模式进行仿真分析,其中DTMB一个信号帧的长度为555.6μs,采样率为10 MHz,虚警概率设定为10-2,经验调节系数设定为1.8,检测时间为555μs。图3是当存在载波频偏εc时,在AWGN信道下,复合相关检测算法不同相关窗长度L条件下的检测性能曲线。其中P为定值P=30,图3中γ为复合相关检测的检测概率Pd达到95%时,相应的SNR值,γ值越小,说明复合相关检测在越低的SNR条件下即可达到95%的检测概率。
从图3可以看到,不同L条件下,随着载波频偏εc的增加,γ的取值也会随之增大,说明了复合相关检测的检测灵敏度并不是完全不受载波频偏εc的影响,随着载波频偏εc的增加,复合相关检测的检测性能同样会遭到削弱。由图可知,在大载波频偏条件下,当L=P时,复合相关检测表现出较为稳定的检测性能。
图4是在AWGN信道下,发生载波频偏时,复合相关检测和波形检测的检测性能比较。由图3可以看到,随着载波频偏εc的增加,复合相关检测表现出稳定的检测性能,在[0,60 k Hz]范围内,复合相关检测的γ的值变化幅度很小,近似一条直线。而波形检测的γ的值不断增加,当εc=60 k Hz时,γ的值发生急剧增加,γ的值达到12 d B,说明波形检测的检测性能遭到大载波频偏的削弱。当波形检测相关窗长度为100,复合相关检测的相关窗为50时,两种算法具有相同的复杂度,从图中可以看到,当εc>20 k Hz时,复合相关检测的γ值低于波形检测的,说明相比波形检测,复合相关检测可以在更大载波频偏范围内,表现出稳定的检测性能。
图5是复合相关检测算法与能量检测、循环平稳检测波形检测3种常用的频谱感知算法的检测性能比较。从图5中可以看到,当载波频偏εc为0时,具有相同复杂度的复合相关检测与波形检测具有相同的检测性能,并且这两种算法的检测性能都优于能量检测和循环平稳检测,其中复合相关检测和波形检测在Pf=1%,SNR=-8 d B时,检测概率Pd都达到100%。随着载波频偏的增加,能量检测和循环平稳检测基本保持不变,而复合相关检测和波形检测都发生不同程度的衰减,当载波频偏εc=60 k Hz时,在SNR=-8 d B处,复合相关检测的检测概率降低为84%,而波形检测衰减严重,检测概率Pd<10%,说明发生较大载波频偏时,复合相关检测的性能优于波形检测。
图6是在AWGN信道中,SNR=-12 d B时,基于复合相关的“AND”,“OR”以及“K-OUT-N”3种融合准则相应的协作检测性能的比较。其中3种融合准则相应的协作用户数都设为7。从图中可以看到,3种融合准则相应的协作检测概率都随着虚警概率的增加而增大。同一虚警概率处,“OR”准则相应的协作检测性能最优,“AND”准则相应的协作检测概率最低。
因为阴影、多径等因素,单个认知用户对授权用户的检测的准确度较低,当多个用户共同协作进行检测时,对授权用户的检测准确度能够得到很大提高。在进行协作时,硬合并中,“OR”准则的性能较好。选择“OR”准则作为协作检测的融合准则,将单用户检测与多用户协作的检测性能进行比较。仿真结果如图7所示。
图7是在TU6信道中,单个用户检测与多用户协作检测的性能比较。TU6信道是对存在阴影衰落,多径干扰的无线通信环境的模拟,从图中可以看到,在存在衰减的信道中,多个用户通过协作,检测性能得到很大提升。
5 结束语
由以上分析可知,采用本文所提出的针对电视信号的检测方法,可以很好地对抗大载波频偏以及终端隐藏等问题,提升对电视信号的检测灵敏度,从而提升电力无线认知网络中通信终端的频谱感知性能,提高电力信息传输网络的通信效率。
摘要：基于认知无线电(CR)技术的电力物联网(IOTIPS)通过频谱感知实现对空闲授权频段的接入,可以有效提高频谱利用率,由于电力物联网的通信环境复杂,载波频偏无法避免,提出一种适用于电视频段授权用户数字地面多媒体广播(DTMB)的复合相关检测算法,可以在大载波频偏条件下保持对DTMB信号稳定的检测性能,提升了通信网络的可靠性。同时基于复合相关检测的协作频谱感知,可以有效降低隐藏终端对感知性能的不利影响,提高认知电力物联网的通信效率。
关键词：电力物联网,认知无线电,频谱感知,数字地面多媒体广播
参考文献
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[9]代泽洋.认知无线网络中的协作传输技术研究[D].成都:电子科技大学,2013.
广播电视频谱 篇6
关键词：频谱监测,卫星业务监控,手持式频谱仪
1 引言
“全球卫星广播网”是新华社目前正在使用的、为其全球媒体用户提供新闻信息稿件的数据广播系统, 是新华社对外发布新闻信息的重要渠道。该网基于卫星传输平台, 具有传输距离远、覆盖面广、通信频带宽、容量大、不受地域限制等优势, 但是卫星通信受自身特点的限制和环境的影响, 不可避免的存在各种干扰, 兼之卫星广播系统的复杂性 (卫星和卫星传输设备) 也会带来一定的故障率, 可能对全球广播业务造成严重影响, 甚至造成实时业务的中断。因此, 如何有效地对卫星信号进行监测是保障安全播出及安全通信的首要任务。目前使用的广播和通信卫星绝大多数都是透明转发器卫星, 这类卫星转发器和信道基本都是以按照频率划分, 星上业务之间采用频分复用方式, 因此, 卫星业务信号监测主要以频域分析为主。在此基础上, 使用卫星频谱监测仪器可以有效地完成对卫星频谱信号的监测工作, 保障卫星传输的稳定性和可靠性。
传统的频谱分析仪, 一般只对一路信号进行监测和分析, 精确度高、功能多种多样, 在对信号的详细状态分析中作用较大。但是全球多媒体卫星广播网的卫星覆盖范围广泛, 包括国内地区、非洲地区、中东地区、亚太地区四个区域, 根据覆盖范围的不同使用多个卫星才能实现全球广播业务, 将来还会对更多的地区进行业务覆盖。多地区业务并行使得单个频谱监测功能无法满足多路业务发展的需要, 不利于同时监测多路信号, 设备和人员利用效率不高。所以, 为满足全球网业务监测功能的需求, 全球网卫星综合监测系统应用了多路频谱监测设备, 从而实现八路信号的频谱监测功能, 在降低成本的同时, 方便监测人员综合监控业务, 提高工作效率。图1为单路下行业务频谱监控。
2 频谱监测系统概述
多路频谱监测系统, 即板卡式频谱仪, 采用先进的集中分布式设计, 可提供多路 (单机最多八路) 业务运行状态的频谱监测功能, 可将从卫星等接收到的信号进行系统的实时频谱监测, 并可实现频谱及数据的保存和重现, 可根据频谱的状况提够声光报警等, 帮助监测人员了解实时信号状况, 及时发现信号干扰, 为监控数据提供依据, 并为排查故障提够参考。预留了二次开发接口服务, 可以提供相应功能的定制服务。
3 系统构成
频谱监测系统共计使用八路信号输入, 分别用于各个业务的下行频谱监测, 主要由板卡式频谱仪 (八路) 、IBM服务器 (数据存储设备) 、控制终端 (电脑) 、监视设备 (无线和有线终端, 这里主要指电脑和监控大屏) 以及交换设备组成。
如图2所示, 本检测系统采用一台板卡式频谱仪, 机箱板卡八块, 这样配置为将来的业务扩容和冗余备份提供可能。八路频谱数据传送至服务器进行存储, 以备将来调用。我们可通过控制台对每路数据进行控制、参数配备等, 所有数据可连接到电脑终端进行导出。当有频谱数据不符合设置的合格限要求时, 系统会给出一个报警开关量并且在监控画面上有相关的报警提示。
全球网业务频谱监测系统采用的板卡式频谱仪, 是由北京航天光华公司 (航天时代电子公司二〇〇厂) 和北京鑫诺世纪公司共同研发生产, 在频谱基本分析的基础上, 满足多路信号同时监测的功能, 减少了设备成本, 提高人员工作效率。而国外同类型多路频谱监测设备的价格是国产产品价格的近50倍, 非常昂贵。
整机采用模块化设计, 可扩展性强, 密度高且可维护性强, 其主要技术指标如表1所示, 主要特点如下:
⊙采用标准4U机箱设计, 方便安装。
⊙机箱外壳采用铝合金材质, 重量轻而且硬度高。
⊙机箱上盖采用推拉式锁紧设计, 保证了上盖和机箱的良好接触以及屏蔽效果。
⊙机箱下盖采用不对称式蜂窝状通风孔设计, 保证了系统工作时的通风效果。
⊙机箱采用无轨金属滑道设计, 保证每一块板卡的良好屏蔽效果。
⊙机箱最多支持8块板卡, 自由组合。
⊙板卡采用弹簧式屏蔽设计, 保证在插入板卡的同时又良好的接触。
⊙板卡采用兼容性设计, 使用自由方便。
⊙机箱采用1+1热插拔高可靠性冗余电源设计, 保证系统稳定可靠的运行。
4 系统的功能和应用
频谱监测系统采用Workbench管理软件, 通过监视屏幕上对系统进行设置, 可以实现频谱监测系统的具体功能。如图4所示。
⊙仪器管理:可以实现最多八路监控信号的添加, 删除, 修改, 刷新四项功能。
⊙布局管理:对监控屏幕进行布局、轮询、保存、修改、删除和应用功能。
⊙屏保设置:输入屏保时间即可启用屏保程序。屏保程序表现为一个黑色的条纹, 在屏幕上从左到右走一圈。
⊙设计配色方案:对频率显示的各项参数及背景做出不同的配色方案, 是显示效果更突出。不同的监测信号可配置多种颜色。
⊙仪器设置:对每路监控信号进行参数配置。仪器分为两个部分, 远程控制和频标与参考线。
⊙单块板卡保存为位图:导出和保存单块板卡的显示状态图片 (位图形式) 。
⊙全部窗口保存为位图:导出和保存全部板卡的显示状态图片 (位图形式) 。
基于上述功能的设置和使用, 频谱监测系统可实现以下应用:
(1) 下行频谱监测
对输入的八路业务信号进行频谱监测, 通过对频谱监测系统的基本设置, 自由添加多路监控体系, 对监控画面进行合理布局, 而且通过服务器可对任一路频谱参数进行设置, 从而实现业务的频谱监测和控制功能, 如上行载波的正常, 干扰信号的出现, 信号接收异常等。该系统一旦发现业务载波出现异常, 将即时发出声光报警信号, 全方位角度提示监测人员, 使监测人员能够及时发现异常所在, 并及时上报解决, 保障实时业务的稳定运行。
图6为频谱参数图标说明, 可通过对每块板卡 (系统管理中为仪器) 进行相应的参数设置。频谱仪实现监测的过程很简单, 将所需监测的信号 (频率为9k Hz~3000MHz) 引入监测口, 系统即可对所引入信号进行实时监测, 在控制台可以对相关参数进行相应的设置调整。频谱监测系统提供多种监测布局模板, 并提供屏幕轮循监视模式, 可随时根据需要进行更换。
每一块板卡都有一个惟一的IP地址, 在初始连接时按照模块的初始IP地址实现远程连接, 而后根据实际需求对模块加以命名、参数设置等, 实现正常监测。IP模块是实现远程控制和多路工作的基础。
(2) 文件管理
频谱监测系统采用管理功能软件, 对存储的数据文件进行统一的分类和管理, 可以轻松查找所需文件, 并实现测试文件、图形文件、配置文件和自动测试报表的下载和打印功能。
(3) 远程控制
系统监控人员可以通过相关软件功能, 在办公室得到和在卫星机房一样的进行有效监控, 既可以同时监控整个系统, 提高人员工作效率, 也可以避免长期遭受机房噪音和辐射的污染。
对于每一个监测模块, 在地面网络中输入已设置的IP地址, 即可建立远程连接, 随后即可通过控制台远程控制板卡, 为板卡命名, 修改参数设置, 查看任意段频谱。例如, 通过网络接口提供多台仪器的远程控制, 适合无线网络信号的监测;可以通过远程实现对任意监测模块的独立设置, 主要包括合格线设置、频率设置、幅度设置、RBW/VBW设置、扫描时间设置、检波方式设置等;可以导出所需历史记录, 做状态分析。
(4) 数据的录制、存储和回放
实时监测的同时, 频谱监测系统会将监测的频谱特征数据保存在IBM服务器上, 作为历史数据, 当有需要的时候, 可以访问服务器查看保存的频谱信息。服务器对所有的数据进行存盘处理, 当硬盘存储空间用完时, 前面的数据自动被后面的数据顶出。数据记录时间的长短依板卡的数量和记录时间而定, 每块板卡每天的数据量约为1.6GB, 4块板卡1个月的数据量大约为192GB。
需要查找历史数据时, 通过网络连接服务器, 从而查看历史数据, 重现频谱录像, 提供判定依据。同时可以对历史频谱进行打印处理, 为快速上报, 提供便捷。
(5) 实时报警
频谱监测系统可对每块板卡进行参数设定, 并根据需求设定合格限, 当系统监测到载波超出合格限位置时, 即时给出一个报警开关量, 通过外围设备进行声光报警等。这种报警设置, 可以简单实现对监测业务载波异常和干扰信号的提示功能, 使监控人员能够第一时间的发现问题, 上报问题, 处理并解决问题, 降低系统故障发生率和处理时间, 提高系统的稳定性和可靠性。以上这些功能非常适合全球广播网下行信号的长期定点监测, 捕捉偶尔发生的干扰, 监测载波状态。
5 其他功能频谱分析仪简述
手持式频谱仪一直是在工程现场测试使用的一种常用频谱监测仪器, 常用于卫星天线对星调试、天线极化调整、临时频谱监测等。
图10为德国R&S公司的手持式频谱仪, 近二十年来, 这款频谱仪占领了中国大部分的市场份额, 其产品性能优越但价格相对昂贵, 而同类型国产频谱仪在性能上又不占优势。CASC-200A手持频谱仪是一款由国内公司生产和研发的新产品, 价格相对低廉、性能好, 是一款性价比很高的产品, 具有很大的优势。
CASC-200A手持式频谱仪主要特点:
⊙外观保护设计, 防摔、防砸、防尘、轻度防雨。
⊙更好的抗干扰性能和机械可靠性。
⊙智能锂电池, 方便拆装, 连续工作时间大于3小时。
⊙具备高频头供电功能 (选件) 实现单机对星功能。
⊙支持GPS功能, 随时记录测试文件的时间和经纬信息。
⊙具备寻星计算功能—可计算出任何地点可见卫星在当地的俯仰、方位、极化角等信息。
⊙扫描速度快:20u S~250S/场。
⊙动态范围大:>75d B。
⊙平均噪底电平:-135d Bm@RBW=1k Hz。
⊙抗失真性能强:IP3>15d Bm@ATT=0。
⊙相位噪声低:<-95d Bc/Hz@10k Hz。
⊙一键测试:通道功率、ACPR, OBW功能。
⊙具备LAN/USB端口和标准控制协议, 提供
文件输入输出和远程控制。
⊙具备USB接口, 随时存储和调用相关参数和图像。
在全球广播网业务监测系统中, 还使用一类频谱仪, 它们大多具有很强的分析能力, 较高的技术指标, 担任卫星信号的精密测量、频谱分析、功率测量、数字通信系统性能测量、标量网络分析、EMI辐射/传导干扰诊断等工作, 可以进行矢量信号分析, 支持多种GSM/EDGE, WCDMA/HSPA+, LT E, W I M A XT M, W LA N, CDM A 20 0 0, 1X EV-DO测量。
6 结束语
广播电视频谱 篇7
由于在DVB-S2标准中对于传输相关的调制方式及编码参数等提供了丰富的选择，因此在实际应用中，需要根据具体应用场景及应用需求寻找优化的传输方案，从而最大化发挥该标准技术框架的优势。本文中，主要针对单转发器中的多个数字电视载波传输的应用场景，通过对不同调制参数的优化选取，以及对升余弦滚降系数的一种创新性应用方法，实现了对频谱利用率的进一步提高。为真正发挥DVB-S2的技术优势进行了有益的探索。
1 调制方式与纠错编码对频谱效率的影响
数据码率与卫星带宽的计算方法[1]为
式中:BW为卫星带宽;DR为数据码率;SR为符号率;M为调制系数;CRv为维特比前向纠错率;CRrs为里德所罗门前向纠错率;α为升余弦滚降系数。即
不同调制方式下，M的取值为M16QAM=4,M8QAM=3,M8PSK=3,MQPSK=2,MBPSK=1。CRrs在使用Reed Solomon FEC的情况下才使用，取固定值188/204。DVB-S2中通常不使用Reed Solomon FEC。
DVB-S2可提供QPSK、8PSK、16APSK、32APSK四种调制方式[4]，支持1/4,1/3,2/5,1/2,3/5,2/3,3/4,4/5,5/6,8/9,9/10等11种FEC纠错变法方式[5]，其升余弦滚降系数α有0.35、0.25、0.2三种。VCM模式使得在同一个转发器上传输多个载波成为可能，根据卫星带宽的计算公式，在给定需传输数据码率(DR)的情况下，采用不同的调制方式、纠错编码模式、升余弦滚降系数，需使用的卫星带宽有很大的差别。以传输30 Mbit/s的载波为例，选取不同参数需占用的卫星带宽[2]如表1所示。
由表1可以看出，调制方式与FEC纠错方式的不同组合，同样的载波占用的带宽可以相差数倍。
但是并不是所有的调制模式都可以应用于数字电视信号的传输，DVB-S2的标准中有对不同系统参数应用范围的建议，如表2所示。由此可以看出，数字电视传输多用QPSK与8PSK的传输方式，16APSK与32APSK为可选项，但是并不建议。
从表1中可以看出，在选取调制方式为QPSK,FEC=3/4时，数据载波占据的带宽与选用调制方式为8PSK,FEC=1/2时一样，不同参数的选取得出的结果有时相差数倍，而有时却相等或者相近，具体的参数选取应根据实际应用来确定，根据卫星波段、转发器功率、上行天线直径、接收天线直径进行链路计算，选取可满足传输需求并节约卫星带宽的传输方式。
注:①此处讨论不同调制方式与维特比纠错选择对载波传输效率的影响，因此升余弦滚降系数统一选取为0.2;②此处不考虑导频信号的影响;③此处不考虑Reed Solomon FEC的影响;④此处仅选取DVB-S2标准部分维特比纠错方式进行比较。
注:①O为可选，N为常用;②DSNG(Digital Satellite News Gathering)数字卫星新闻采集，通常使用Ku波段卫星实时传输，为间断性传输方式;③专业应用指Internet中继等。
选取不同的调制方式与FEC纠错模式对接收端门限的影响不同[2]，在链路计算中需要进行考虑，如表3所示。
注:①此处选取数字电视传输常用参数;②数值计算基于正常FEC帧长、无导频信号;③Eb/N0=Es/N0-10lg(ηtot)，ηtot为频谱利用率。
2 通过升余弦滚降系数提高频谱利用率
升余弦滚降系数越小，载波波形下降越陡峭[2]，频谱利用率就越高。由式(3)可知，选取同样调制方式，α=0.2和α=0.35时，同样的数据载波所占据的带宽比为(1+0.2)/(1+0.35)=88.89%，节约超过10%的卫星带宽，如图1所示。
DVB-S2标准下，单个转发器可传输多个载波，此种应用中，α多选择0.3或0.35，以尽量避免载波间相互影响，如图2所示。
如果在调制参数选定的情况下进一步提高频谱利用率，需要将α列入考量因素。假设在单个转发器上传输两个载波，是否只能选取α=0.3或者0.35呢?在实际应用中，可采用载波相邻侧使用较大α值，而非载波相邻侧使用小α值的方式来进一步提升频谱效率，如图3所示。
由图3可以看出，采用此种方式，实际上载波的α值为0.275，传输同样的数据载波占用的带宽为α=0.35时的94.4%，可节省卫星带宽约6%，进一步提升了频谱效率。
3 结论
数字电视信号传输中，如何在多载波传输方式下更有效地利用卫星带宽，提高频谱效率是一个重要的研究课题。DVB-S2标准下，数字电视的传输可实现单转发器上多载波的传输，多种调制方式、FEC编码方式、升余弦滚降系数的运用可产生多种组合。在确定应用模式后，通过精确计算，选取合适的调试方式、FEC纠错编码方式，并充分运用升余弦滚降系数可保证传输质量的同时大幅提高频谱效率，减少卫星带宽的使用，节约资源。
参考文献
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[3]EN 300 421 V1.1.2,Digital video broadcasting(DVB);framing structure,channel coding and modulation for 11/12 GHz satellite services[S].1997.
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广播电视频谱 篇8
由于各种业务对频谱的需求不断增长, 人们开始研究利用新技术, 以便更有效地对频谱加以利用。美国联邦通信委员会组织的一个频谱政策工作组经过研究认为, 许多已经指配的频谱其实没有充分利用, 例如:如果你扫描3GHz以下的频率, 即便在城市, 大部分频率在大部分时间内相当安静。一项研究发现, 过去华盛顿特区只使用了18个电视频道中的四个, 而其他的被当作保护带宽, 像高速公路上的路肩。50年以前, 电视机还使用电子管, 保护带宽是隔离邻近频道的唯一办法。随着技术的进步, 在大多数国家, 这些邻近的频道, 现在用来做两件事, 一是发射更多的模拟电视频道, 二是指配给数字电视。也就是说, 这是为什么整个无线电视的频谱在没有增加的情况下, 容纳了更多的电视频道, 同时还能够勉强应付模拟、数字电视同时播出的频谱需求。
频谱政策工作组举出的另一些例子是由于明显缺乏频率使用的系统设计, 例如移动电话的基站只有在附近有手机通信时才发射信号, 频率使用效率不高。
频谱政策工作组建议, 如今的设备由于具有数字智能, 可以允许多个系统共享同一频谱。第一个例子是扩频技术使得低功率的现代发射机取代了窄带大功率发射机。二战时扩频技术开始发展, 现在很多移动电话系统和无线局域网已经应用。第二个例子是新的技术系统将允许更多的容量, 新批准可以使用的方法——超宽带技术在适当的范围内不对现有同一频段内的业务造成影响, 就是说同一频段内的在用用户不知道超宽带的发射, 该技术标准化以后将成为家庭网络的核心技术, 在计算机、电视机和DVD之间传输视频音频。再就是扩大频谱承载能力的更新的技术进步在于各个系统能够协同工作, 一种网络架构称作无线网状网格, 即每个射频接收机同时又是转发器——重新发射网络中其他设备发射的信号, 换句话说网络中每个新加入的设备同时新增了整个网络的承载能力, 因为一个设备不需要把信息发送到某个特定的最终设备上。因为可以使用较低的功率, 所以网络中可以容纳更多的设备, 同时不明显增加可察觉的干扰, 类似于互联网的传输架构, 每个路由器能够通过有效的路径转发流量。
软件无线电是上述三种进步的关键, 软件无线电能够在很宽的频带中接收和发射, 由于由软件处理信号, 因此比传统无线电设备适应性更好, 理论上一个原本用于移动电话的设备通过下载新的软件就可以接收电视信号, 或者更可能是通过新的移动传输协议进入网络。在此基础上, 功能更强的认知无线电能够协同工作, 分析附近的设备, 移动中适应和避免其他设备的干扰。
认知无线电是设计用附近最好的无线电信道进行接收和发射, 该设备能够自动探测适合的信道, 相应地改变接收或者发送参数, 使得在同一地点、同一频段融纳更多的设备。这一过程是一种动态频谱管理过程, 弗吉尼亚理工学院的研究人员定义认知无线电为具有认知引擎的软件无线电。
按照操作者的要求, 认知引擎能够改变无线电系统参数, 包括波型、协议、频率、组网, 及其他认知无线电交换环境信息, 认知无线电设备不停地监视自身的性能, 改变射频状态, 提供要求的服务性能, 这一过程被描述成“读取无线电信道参数, 旋转无线电旋钮”。认知无线电最早由joseph mitola III于1998年提出, 认为个人计算机、数字助理PDA和相关的网络具有足够的数字智能, 能够处理无线电资源及相应的计算机和计算机的通信, 从而根据用户的通信需求, 提供可用的无线电资源和无线连接。
虽然如此, 但在实际情况下, 目前认知无线电进展并不顺利, 原因很简单:在缺少整个频段无线电台站数据、设备本身也不可能具备很强的信号探测灵敏度的情况下, 单靠设备的感知和分析不能确定实际的电磁环境以及发射信号的实际影响。
一些专家, 根据认知无线电的原理, 指出可以利用某个地点的某个空闲频率进行无线数据接入。国内有的专家更是进一步提出利用无线电视的“白频谱”的概念。且不说这个概念的名称本身就让人琢磨不透, 估计这些国内的专家是想说某个地点的“没有使用”的频率。其实这些专家只需要了解一个无线电发射设备, 特别是无线电视发射机的服务范围和它的影响范围的差别, 就不会有这样的误解了。一般情况下, 服务范围远远小于影响范围, 那些所谓的某个地点的“没有使用”的频率, 或许正是为避免干扰的缓冲区。正是基于这个因素, 美国的无线电管理机构通过研究认为, 整个频段无线电台站数据的及时共享是认知无线电的基础条件, 这无疑明显增加了设备的成本和适应性。
2011年, 国际电信联盟第5研究组和第6研究组, 即移动和广播研究组的联合工作组通过大量的研究得出结论:无线电视频段, 包括航空导航等业务, 与移动通信业务的保护距离超过450km, 频率间隔需要超过25MHz, 这等于在说, 这两种业务不可能共享一个频段。因此, 无线电视和其他业务兼容研究的结果从另一个侧面反映出无线电视的所谓“白频谱”的概念缺乏技术上的可行性。欧洲、美国的无线电监管机构基于上述的这些原因, 调整了有关政策。
说到无线电视, 虽然美国国会规定2009年6月12日之前全功率模拟电视台必须以数字方式发射, 但是这项规定并不适用于小功率电视台、差转台和A类电视台。这里所说的小功率电视台, 按照我国的习惯其实并不小, 甚至相当大。根据联邦通信委员会的规定, 小功率电视台是指VHF频道有效辐射功率小于3000W, UHF频道有效辐射功率小于150k W的电视台, 对发射机和天线高度没有限制。因此虽然全美国约1800个大功率电视台关闭了模拟信号的发射, 但是4000个以上的小功率电视台、差转台和A类电视台依然在发射模拟电视节目。联邦通信委员会规定 (注意是联邦通信委员会, 不是国会) , 2015年9月1日以后停止小功率电视台的模拟信号发射。
加强频谱监测,提高频谱管理水平 篇9
1建立完善的监测系统
完整的频谱监测系统包括全频段、广覆盖、多层次、多任务的固定频谱监测网和机动灵活的机动频谱监测网两大部分。无线电波传播规律复杂,频谱监测种类繁多、工作方式、工作场所和调制类别各不相同,监测系统建设要依据监测任务目标和电波传播规律等情况科学统筹[2]。固定监测站与机动监测站设施建设互为补充,实现互联,提高效能。
下面设计一个完善的监测系统如图1所示。频谱监测包括察看监测站配置情况、选择监测设备及监测天线;对信号进行测试、查看一定频段的频率占用情况;对信号参数进行监测,计算信号的频偏、带宽和载频;查找干扰源位置;接收电离层探测仪和网上的短波数据等,为频率分配、指配和干扰诊断等提供技术支持。
2不同频段的特色监测
监测工作要根据各频段特色,有针对性加强各波段监测系统建设。在2007年2月27日召开的国家无线电监测中心本年度工作会议上,明确把推动重点频段无线电频谱监测报告制度作为重点工作之一[3]。
2.1以“突出重点,解决急需,横向联合”为原则进行短波频段监测
要有效管理全国的短波中远程发射电台,并对我国领土及近海域实现全域短波发射信号的监测、定位,需要在全国范围内布设几十个联网工作的短波监测站,经费投入大,系统管理复杂,实现难度大。在具体实现时可采用突出选择最佳,突出重点的方法。另外短波监测还有两点值得注意,一是短波监测及测向非常复杂和独特,短波测向要采用大基础测向设备,所以应以固定监测站为主;二是短波测向存在测向静区问题,其测向的最佳覆盖区域是800km～1500km。
2.2以机动监测为重点进行超短波监测
超短波固定监测站监测覆盖范围有限,通常覆盖半径是10km～30km,超短波频谱监测主要是解决指定区域的电磁环境监测和干扰源查找。超短波监测装备也应以机动式监测设备为发展重点。同时,要实现各监测车之间监测网同本级频谱管理系统的互联互通。超短波监测装备的主要种类有机动式、可搬移式和便携式等几类,在业务方式上要以监测业务为主,测向业务为辅,并以此原则配置监测设备。要注重发展扫描快捷、多通道简便型的监测设备。
2.3以移动性为重点进行微波频段监测
微波监测的主要任务有:路由电磁环境及频谱使用情况的监测,微波站选址的电磁环境监测。微波通信是视距通信,路由方向性强、信号弱且传输距离近。开展微波信号监测不能采用固定全向监测。微波监测设备重点应配置车载或可搬移的频谱监测设备。监测频段要宽,天线增益要高,要注重自动化测试和系统架设的方便性。
2.4国家统一规划建设进行卫星频段监测
卫星监测系统建设重点是C和Ku频段的卫星业务监测。卫星监测和干扰定位系统的覆盖范围很大,在两个不同地域各设置一套相同功能的系统,足可承担相关卫星业务监测任务。卫星监测和干扰定位系统建设复杂,技术含量高,应由国家频谱管理技术单位统一规划和建设,并实现同国际频谱管理机构卫星监测系统的互联。要建立卫星频率/ 轨道分析软件及硬件支撑系统,并且要随着卫星业务的拓展适时开展全频段卫星业务监测和干扰定位任务。
2.5加强无线通信台站设备的现场检测
现场检测无线通信台站的发射参数指标,需要测试的参数有:发射功率、频率误差、杂散发射、占用带宽。现场监测可以保证设备运行的完好性,减少由于这些台站产生干扰的可能。为确保测量结果的一致性、准确性、可靠性,需要研究掌握规定的测试方法和指标要求,同时要熟悉综合测试仪和频谱分析仪的操作和参数设置,还要结合具体测试参数和测试设备制定统一的操作程序,还要加强通信台站站址选择的电磁环境监测。
3全面测量、详尽分析、完善报告
测量可以在时域、频域或相位域进行。频域测量有利于监测信道占用度、干扰、谐波产物、杂散、确定调制类型。时域测量有利于分析信号随时间变化的特性,有利于分析占空时间、占用时隙数等时分复用系统的参数。相位测量适用于分析对载波相位进行调制的调制方式,比如PSK,QPSK,或者适用于相位和幅度同时进行调制的调制方式,如QAM。
3.1根据需求选择合适测量方法
测量通常包括以下内容:频率测量、场强和功率通量密度测量、频谱占用度测量、带宽测量、调制测量、无线电测向和定位。频率测量通常是在一个参考频率和一个未知频率之间进行比较处理。常用的测量方法有:鉴频器法、频率计数器法、偏置频率法、相位记录法、扫描频谱分析仪法、基于DSP的分析方法等。场强与功率通量密度测量的目的是确定信号的强度是否合适,确定给定的已知无线电发射的干扰影响,确定有电磁辐射设备的信号强度和影响,收集无线电噪声数据,估算电离辐射的危害等。频率测量的方法有:长周期连续记录、短周期连续记录、长间隔抽样、短间隔抽样等。频谱占用度测量可以采用手动测量,也可以采用自动记录技术,对于频段占用度,可以通过一个由计算机控制的配置预选器和预选放大器的频谱分析仪来完成。带宽测量可用的方法有两种,一种是采用频谱分析仪根据带宽定义的两个频率限值测量,另一种是利用FFT技术进行带宽分析。调制测量可通过调制度分析仪和调制分析仪等方法来完成。无线电测向是为了识别各种发射机,定位未授权或者遇到紧急情况的发射机以及干扰源,测向的常用仪器是:相位干涉仪、旋转环天线系统、圆形天线系统,测向常用的技术有幅度测向、相位测向或者幅度、相位结合测向。无线电定位的方法有三角定位法,三球、四球定位法等。
频谱测量示意图如图2所示。
3.2以现代数字信号处理技术为依托处理监测数据
分析处理监测数据既是无线电监测工作的核心又是一个难点。数据分析需要建立在一个全国的模型上,对于感兴趣的频率,应通过相关软件来提取和处理汇总的监测数据,通过去伪存真、交汇定位,直观地将估算的发射源位置和所影响的范围并标注于地图上,同时自动生成占用度等相关信息。在进行数据分析时要充分使用现代数字信号处理的最新成果,利用FFT技术和DSP技术加快处理速度和适时性。快速傅立叶变换(FFT)是将数据从时域变换到频域的一种算法。FFT方法首先通过A/D转换器在接收机的射频部分对带限信号进行捕获并数字化,然后将抽样数据送入DSP系统执行必要的计算。在分析中可采用FFT分析仪。FFT分析仪是一种基于微处理器的DSP设备,在特定带宽内具有适时处理的优点,它的最大适时带宽依赖于处理器的计算能力。它适合于测量由时间决定的信号的频谱,例如脉冲信号,同时也适合于瞬态分析。它的优点是可获得快速的幅度和相位信息,频率分辨率高时记录速度快,有瞬态分析等多种分析能力。它的缺点是频带范围较窄,动态范围通常较低,时间间隔比较有限。
监测数据的有效分析与利用是繁琐而复杂的,这项工作与监测数据库的建设是相辅相成的,需要作为一个重要的无线电管理课题来进行长期研究。
3.3周密考虑,完善监测报告
监测报告是频谱监测成果的最终体现,监测报告的完善与否,直接关系到频谱管理是否准确和有针对性。因此,规范报告格式,丰富报告内容,是加强频谱监测,提高频谱管理水平的最终体现。无线电监测站上报监测报告中应涉及如下内容:1) 监测站的位置;2) 已知发射设备的位置;3) 监测站对发射源的测向结果;4) 一个周期内的各频点频率占用度的百分比数据表;5) 对于占用度非常高或有其他特殊性的频点应进行详细分析,确定信号类别,不明信号需记录频谱图和声音,选出有代表性的时间段,生成电平、时间二维图。6) 对监测频段情况的综合评价。
摘要：提出了一个完善的监测系统的结构、指出了不同频段特色管理的实现方式、指出了怎样根据不同需要选择频谱测量方法的原则,改进完善了监测报告的内容、提出了用现代数字信号处理技术分析监测数据的一些方法。
关键词：频谱监测,系统结构,特色监测,监测报告
参考文献
[1]周鸿顺.频谱监测手册[M].北京:人民邮电出版社,2006.2.
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