基于無線電監(jiān)測技術(shù)的認(rèn)知無線電頻譜檢測研究

王正

摘 要：隨著社會的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的不斷提升，促進(jìn)了無線電監(jiān)測技術(shù)的飛速發(fā)展，使其內(nèi)容更加的豐富，出現(xiàn)了越來越多先進(jìn)的技術(shù)，其中包括了認(rèn)知無線電頻譜檢測技術(shù)，這項技術(shù)的出現(xiàn)進(jìn)一步提高了無線電檢測技術(shù)的性能，更好地對信號干擾源進(jìn)行定位，為無線電更好的傳播提供了一定幫助。為了使人們對這項技術(shù)更好的了解，本文對基于無線電監(jiān)測技術(shù)的認(rèn)知無線電頻譜檢測進(jìn)行了研究，首先，對無線電監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行了簡單的分析，然后具體的對認(rèn)知無線電頻譜監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行了探討，為推動我國無線電技術(shù)更好發(fā)展貢獻(xiàn)出自己的一份力量。

關(guān)鍵詞：無線電監(jiān)測技術(shù)；認(rèn)知無線電；頻譜檢測技術(shù)

中圖分類號： TN014 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）05-178-2

0 引言

當(dāng)前階段中，無線電技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到了各個領(lǐng)域當(dāng)中，為推動社會的發(fā)展起到了重要作用。但是，在對其應(yīng)用的過程中，常常會受到資源不足的影響，而使其出現(xiàn)各種問題，嚴(yán)重制約了無線電技術(shù)的正常應(yīng)用。因此，合理地對頻譜進(jìn)行檢測具有重要的意義。

1 無線電監(jiān)測技術(shù)

當(dāng)前階段中，加強(qiáng)了各種類型無線電設(shè)備的應(yīng)用，從而產(chǎn)生出了一項新的技術(shù)，即無線電檢測技術(shù)，這項技術(shù)應(yīng)用的過程中，利用相應(yīng)的方法對信號進(jìn)行監(jiān)聽與測量，分析出其中包含的信息，從而確定其是否為有效的信號，并對不良信號進(jìn)行處理，從而使無線電設(shè)備更好地運行。無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中主要包括了控制中心、固定監(jiān)測測向站、搬移站等五個模塊，通過拓?fù)涞姆绞竭B接到一起，從而完成整個監(jiān)測工作，如圖1所示。

根據(jù)監(jiān)測技術(shù)中功能的不同，還可以將其分為兩個系統(tǒng)，一種為監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)監(jiān)測的范圍較廣，可以對30～3000MHz頻段的信號進(jìn)行監(jiān)測，不僅具有較高的監(jiān)測效率，能夠準(zhǔn)確地確定出若干個頻率信號的分布，而且能對背景噪聲進(jìn)行一定的了解。并且，該系統(tǒng)運行的過程中，設(shè)定出不同的門限，可以對頻道利用率以及信道占用度進(jìn)行任意時間段內(nèi)的測量統(tǒng)計。從信號分析的角度來說，可以對信號的頻率、功率等所有參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測的結(jié)果與臺站數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比，從而確定出非法信號；另一種為測向系統(tǒng)，該系統(tǒng)運行的過程中，通過各測向站的監(jiān)測，收集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)分析與處理后繪制出相應(yīng)的概率圖，并利用收斂統(tǒng)計的方法，將其有效的體現(xiàn)到電子地圖中。當(dāng)信號為合法信號時，會將其與臺站數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比，從而核實信號源的身份，根據(jù)信號源的身份來變更定位結(jié)果[1]。

2 認(rèn)知無線電頻譜檢測技術(shù)

2.1 單點頻譜檢測技術(shù)

①匹配濾波器法。利用該種方法進(jìn)行檢測時，可以獲得最大的信噪比，其沖激響應(yīng)可以利用公式h（f）=KS（f）×edf表示，式中，K為常數(shù)，S（f）表示頻譜函數(shù)。實際運行的過程中，識別出信號當(dāng)中的信息，并通過這些信息實現(xiàn)與待測信號的時域和頻域上的同步，從而將信號恢復(fù)到原本的狀態(tài)。但是，由于環(huán)境中通常會存在很多的信號，無法提前了解信號的參數(shù)。因此，該技術(shù)的檢測效果不是很好[2]。

②能量檢測。利用該種方式對頻譜進(jìn)行檢測時，不會受到引號種類的影響，只是在檢測之前，根據(jù)信號有、無的情況，對信號功率進(jìn)行假定，從而完成整個檢測工作。該技術(shù)運行的過程中，首先將信號在一定時間內(nèi)的功率進(jìn)行收集，并求出其平均值，并將其與預(yù)設(shè)門限進(jìn)行比較，從而確定出其是否為合理的信號。對該檢測技術(shù)進(jìn)行衡量時，通常利用Marcum Q函數(shù)完成的，假設(shè)寬帶為W，檢測用時為T，預(yù)設(shè)門限為V′t，求得虛警概率為：Pf=，式中Γ（a，b）表示為伽瑪函數(shù)，從而推斷出檢測概率：Pd=QTM（，），式中QTM（，）為Marcum Q函數(shù)。利用該種方法檢測時，門限常常會受到噪聲因素的影響，使兩者融合到一起，對檢測的結(jié)果造成了影響[3]。

③周期特性檢測。通過對信號與噪聲進(jìn)行對比研究可以發(fā)現(xiàn)，兩者之間存在一個非常明顯的特點，即信號具有周期性的特點，而噪聲則沒有這一特點。因此，在該特點的基礎(chǔ)上研究出了周期性檢測的方式。根據(jù) Fourier函數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)信號存在周期性的特點時，具有以下公式：R=（τ）=×

fx（t+τ/2）x*（t+τ/2）edt，求出的結(jié)果即為循環(huán)自相關(guān)強(qiáng)度，同時，譜相關(guān)函數(shù)為S=Resp（-2jπfτ）dτ，實際應(yīng)用的過程中，主要通過以下三個流程完整檢測工作：根據(jù)信息的實際情況，產(chǎn)生相應(yīng)的函數(shù)S，而數(shù)據(jù)內(nèi)信息的含量具有一定的限度，從而使其數(shù)據(jù)長度在一定的范圍內(nèi)。因此，可以根據(jù)信息的長度對R進(jìn)行預(yù)測；其次，利用該函數(shù)進(jìn)行搜索，獲得相應(yīng)的循環(huán)頻率，即尋找出最大值；最后，根據(jù)尋找出的最大值，最初判斷[4]。

2.2 多點協(xié)作頻譜檢測技術(shù)

①相關(guān)檢測技術(shù)。利用該技術(shù)檢測時，需要根據(jù)PU信號，在SU中插入相應(yīng)的導(dǎo)頻，并將其與現(xiàn)有的序列相關(guān)，接收端的濾波器會對這一相關(guān)性進(jìn)行檢測，不僅可以提取到醉倒的信噪比，而且檢測的時間更少。利用該方法時，對信息的準(zhǔn)確程度具有非常高的要求，如信息的準(zhǔn)確性較低，會對最終的結(jié)果造成很大的影響。同時，對信相關(guān)號調(diào)解時，要保證兩者同步的進(jìn)行。

②特征檢測技術(shù)。不同的信號當(dāng)中，具有不同的特征，利用該種方法對信號進(jìn)行檢測時，通過這些特征來完成檢測工作的。該方法檢測的過程中，會根據(jù)信號的不同特征，繪制出相應(yīng)的信號普，該圖譜具有一個非常明顯的優(yōu)勢，即受到其他信號干擾時，也能夠在圖譜中仔細(xì)的辨別出來。

③本振泄漏功率檢測技術(shù)。接收機(jī)工作的過程中，需要對高頻信號進(jìn)行一定的處理，從而產(chǎn)生了相應(yīng)的頻率的信號，而低頻信號的傳播性更強(qiáng)。因此，這些信號傳輸?shù)倪^程中，會通過天線傳播到外界中。所以，利用該種方式進(jìn)行檢測時，通過對接收機(jī)本振泄露功率進(jìn)行檢測，尋找出是否存在泄露的信號，從而確定出接收機(jī)是否處于運行狀態(tài)。

④干擾溫度檢測技術(shù)。接收機(jī)運行的過程中，常常會產(chǎn)生一定的溫度，同時環(huán)境也會存在一定的溫度，這些溫度會對檢測造成一定的干擾，如接收機(jī)的干擾溫度較低時，不高于最大限度時，通過對接收機(jī)進(jìn)行調(diào)整，可以有效地對相應(yīng)的頻段空洞進(jìn)行應(yīng)用。如果應(yīng)用該技術(shù)，干擾溫度較大，高于限定溫度很多時，說明該區(qū)域的頻帶存在問題，通信性能非常低，使用的效果不是很好，應(yīng)立即將其關(guān)閉。如干擾溫度較低，說明頻帶良好，通行性能較強(qiáng)，能夠很好的對其進(jìn)行應(yīng)用，可以將接收器連接到該頻帶當(dāng)中[5]。

3 總結(jié)

綜上所述，當(dāng)前的無線電監(jiān)測技術(shù)當(dāng)中，認(rèn)知無線電具有重要的作用，而在該技術(shù)中，根據(jù)其性能的不同，可以分為很多不同的技術(shù)，不同的技術(shù)具有不同的優(yōu)缺點。因此，實際應(yīng)用的過程中，需要結(jié)合檢測的實際情況，選擇出最合理的技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，使檢測結(jié)果更能符合要求，推動無線電監(jiān)測技術(shù)更好的發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 劉志強(qiáng)，余莉，韓方劍，等.應(yīng)急通信系統(tǒng)中基于認(rèn)知無線電的動態(tài)頻譜分配技術(shù)方案[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016（02）：50-52.

[2] 張納溫，李樹彬，李松，等.基于STFT-WVD聯(lián)合的認(rèn)知無線電頻譜感知分析與仿真[J].無線電工程，2016（05）：22-24+98.

[3] 劉毅.基于認(rèn)知無線電技術(shù)的動態(tài)頻譜分配方案研究[J].電子制作，2015（07）：29.

[4] 李鑫濱，韓松，劉志新，等.基于次用戶檢測能力的認(rèn)知無線電頻譜共享博弈[J].北京理工大學(xué)學(xué)報，2015（04）.