基于核回歸的移動通信信號干擾評估算法研究

鄭州大學(xué) 田一君

經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，人們更加重視對先進(jìn)技術(shù)的研究和應(yīng)用，科技帶動社會發(fā)展和社會進(jìn)步，其中信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用給人們的生活、工作、學(xué)習(xí)和娛樂休閑等帶來各種便利?，F(xiàn)代社會發(fā)展中的信息化程度不斷加深，計算機(jī)技術(shù)和信號傳輸技術(shù)日趨成熟，移動通信信號傳輸速率提升，信息服務(wù)的功能大大增強(qiáng)。但是移動通信信號傳輸?shù)倪^程中，也會因為受到不同因素的干擾導(dǎo)致信號傳輸出現(xiàn)問題，尤其是在較為復(fù)雜的環(huán)境下，移動通信信號傳輸?shù)膱鼍盁o法控制，導(dǎo)致移動通信信號干擾增強(qiáng)，在這種情況下，要有效提高移動通信信號傳輸和獲取的準(zhǔn)確性以及時性，可以應(yīng)用核回歸評估算法，建立非參數(shù)的預(yù)測模型，改進(jìn)移動通信信號干擾的預(yù)測權(quán)重以及預(yù)測處理過程等，并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化核函數(shù)參數(shù)和窗寬，針對移動通信信號強(qiáng)度問題，提出非參數(shù)性的預(yù)測改進(jìn)算法。關(guān)于核回歸的移動通信信號干擾評估算法均需要綜合實(shí)踐情況展開客觀研究與全面分析[1]。

一、關(guān)于移動通信信號干擾評估的必要性和相關(guān)背景分析

信息科技技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，給人們的生活、工作帶來便利，移動通信技術(shù)的發(fā)展，則是為信號傳輸提供便利，但是移動通信信號在復(fù)雜場景下容易受到信號干擾，因此，要在移動通信信號干擾評估中研究信號的干擾防護(hù)措施[2]。一般使用信號屏蔽器可以保證信號秩序，但是屏蔽器的信號屏蔽原理是對有用的網(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)行阻斷，干擾信號則具有這種阻斷作用，使其無法在最近基站或者是最強(qiáng)信號進(jìn)行鏈路連接，基站和手機(jī)之間的信號聯(lián)絡(luò)被阻斷和破壞后，則手機(jī)無法發(fā)揮功能。通常情況下，移動通信信號的無線電通信為有源干擾，有源干擾類型分為兩種，即欺騙性干擾和壓制式干擾這兩種方式，壓制式干擾將干擾信號發(fā)射后，對方信號的頻譜被遮蓋，則對方移動通信信號失去正常工作能力，接收機(jī)的信號接收能力大大降低。移動通信信號干擾器安裝完成后，對信號干擾是否有效進(jìn)行測試，可以使用手機(jī)通話來測試，但是考慮到不同型號的手機(jī)，在信號接收參數(shù)和信號發(fā)射技術(shù)參數(shù)上存在較大差異，信號測試存在一定的安全隱患，并且電磁輻射的預(yù)測準(zhǔn)確性也難以保證[3]。在這種傳統(tǒng)的信號預(yù)測基礎(chǔ)上，可以應(yīng)用一定的組合方法，對信號強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測，其中在復(fù)雜的室內(nèi)場景中，使用專業(yè)的設(shè)備儀器和核回歸評估算法，對移動通信信號強(qiáng)度進(jìn)行電磁輻射的定量分析，并運(yùn)用圖形和數(shù)據(jù)形式，真實(shí)、客觀、科學(xué)的描述場所內(nèi)的信號防護(hù)情況，為移動通信信號防護(hù)評估提供數(shù)據(jù)指導(dǎo)。

二、核回歸的移動通信信號干擾評估系統(tǒng)

核回歸的移動通信信號干擾評估是對移動通信信號的干擾情況應(yīng)用非參數(shù)核回歸的方法進(jìn)行干擾測算和評估，核回歸的移動通信信號干擾評估系統(tǒng)中包含的主要部分有六個，即核回歸算法預(yù)測及改進(jìn)部分、信號干擾實(shí)際測量部分、整體預(yù)測部分、模型校正部分、制定評估指標(biāo)以及干擾評估部分。在對移動通信信號干擾進(jìn)行實(shí)地測量的過程中，測量點(diǎn)一般都是有限的，但是選取和確定的測量點(diǎn)要具有代表性，由于移動通信信號干擾測量的總體區(qū)域較大，并且在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，室內(nèi)物體的分布較為復(fù)雜，選擇測量點(diǎn)可以將測量需要的精度、儀器設(shè)備參數(shù)以及房間結(jié)構(gòu)等相關(guān)影響因素綜合考慮進(jìn)去。移動通信信號的上行頻段受到干擾后，容易導(dǎo)致移動基站系統(tǒng)出現(xiàn)信噪，信號傳輸惡化，降低通信質(zhì)量，因而在核回歸的移動通信信號干擾評估中，可以對移動通信信號的下行頻段使用干擾器進(jìn)行測試。測試中使用的信號干擾器為MA-2006型，在保密場所可用，并且主要是采用壓制方式，對移動通信信號的下行頻段信號進(jìn)行阻斷，在三角架上固定好信號干擾器，設(shè)備底部距離地面的高度控制在0.85m左右即可，設(shè)備頂部距離地面的高度在1.23m為宜[4]。其中關(guān)于信號干擾器的阻斷制式有GSM、TDSCDMA、CDMA、DCS1800、TD-SCDMA（PHS）、CDMA2000（WCDMA）幾種，GSM阻斷頻段為935MHZ～960MHZ、TDSCDMA阻斷頻段為2010MHZ～2025MHZ、CDMA阻斷頻段為870MHZ～880MHZ、DCS1800阻斷頻段為1805MHZ～1850MHZ、TD-SCDMA（PHS）阻斷頻段為2010MHZ～2025MHZ、CDMA2000（WCDMA）阻斷頻段為2110MHZ～2145MHZ。

三、核回歸的移動通信信號干擾評估算法

（一）預(yù)測算法分析

回歸的移動通信信號干擾評估算法，要提供有效的數(shù)據(jù)集合關(guān)系表示方法，抽取樣本后進(jìn)行樣本估計，但是不用一味的依賴從屬總體的樣本分布形式，這是因為回歸的移動通信信號干擾評估算法的函數(shù)計算形式和參數(shù)內(nèi)容等均不是固定的，在每個點(diǎn)上的函數(shù)值都是由其自身數(shù)據(jù)信息決定的。對給定的樣本中的空間未知數(shù)進(jìn)行設(shè)定，即（X1，Y1），（X2，Y2），（X3，Y3）...（Xn，Yn），未知數(shù)空間分布為獨(dú)立形式的，因而屬于二維的隨機(jī)變量，在對移動通信信號干擾評估的預(yù)測值進(jìn)行給定時，可以根據(jù)x=Xi，Y=Yi的期望條件計算m（Xi，Yi）[5]。在整個預(yù)測過程中，要先找到h在指定范圍內(nèi)的鄰點(diǎn)，根據(jù)函數(shù)的構(gòu)造權(quán)值，獲得目標(biāo)點(diǎn)的預(yù)測值，即鄰點(diǎn)的加權(quán)值部分。

（二）改進(jìn)評估算法

在評估測算的過程中，對增加的樣本量或者是領(lǐng)域內(nèi)的鄰點(diǎn)進(jìn)行分析，使用核回歸測量計算，預(yù)測移動通信信號的干擾程度，以此解決樣本點(diǎn)少的問題[6]。核回歸的移動通信信號干擾評估算法中，可以開啟信號干擾器，對信號強(qiáng)度進(jìn)行校正，并將其設(shè)定為信號干擾強(qiáng)度N，開啟信號干擾器之前還要對非參數(shù)的回歸信號強(qiáng)度進(jìn)行分析，將其作為原始信號強(qiáng)度S，在對干信比進(jìn)行計算的過程中，重點(diǎn)衡量移動通信信號受干擾器的阻斷干擾效果。其中干信比為JSR，JSR=N/S，在計算公式中，對于預(yù)定的JSR信號干擾防護(hù)效果進(jìn)行等級劃分，對比劃分的等級標(biāo)準(zhǔn)，完成定性評估后即可輸出結(jié)果。

（三）研究系統(tǒng)性能

信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，給移動通信行業(yè)的發(fā)展帶來重要的契機(jī)，但是移動通信信號在實(shí)際的傳輸過程中，容易因外界干擾性因素的影響或者是內(nèi)部系統(tǒng)運(yùn)行問題，導(dǎo)致信號傳輸出現(xiàn)問題，對此，可以應(yīng)用核回歸的算法對移動通信信號干擾進(jìn)行估算。核回歸的移動通信信號干擾評估測算，以CDMA制式為例，對信號傳輸?shù)牟荚O(shè)點(diǎn)可以運(yùn)用全向天線和頻譜儀相結(jié)合的方式進(jìn)行相關(guān)測量，測量高度控制在1.3m左右。在此過程中，需要先關(guān)閉信號干擾器，在較為開闊的領(lǐng)域中選擇一點(diǎn)，將頻譜儀掃頻帶寬設(shè)置在870MHZ～880MHZ范圍內(nèi)，找到其中的常發(fā)信號，在這一區(qū)間內(nèi)測量頻點(diǎn)的最大功率值。對信號干擾器開啟前后的測量點(diǎn)分別進(jìn)行測量，這些測量點(diǎn)均是預(yù)先布設(shè)好的[7]。

四、結(jié)語

移動通信技術(shù)在不斷的應(yīng)用和發(fā)展中，重視對信號傳輸技術(shù)的改進(jìn)和完善，保證移動通信信號傳輸、接收的及時性和準(zhǔn)確性。移動通信信號在較為復(fù)雜的場景下容易受到干擾，使用非參數(shù)核回歸模型，可以改進(jìn)移動通信信號干擾預(yù)測評估的過程和權(quán)重。移動通信信號干擾評估還可以結(jié)合工程移動通信設(shè)備以及頻譜儀等，對移動通信信號干擾的實(shí)際數(shù)據(jù)和相關(guān)干擾效果等進(jìn)行實(shí)地測量與獲取，使用專門的測量儀器設(shè)備，可以對CDMA制式下移動通信信號干擾提出評價指標(biāo)，并對移動通信信號干擾的防護(hù)等級進(jìn)行分級。綜合實(shí)際分析來看，核回歸的移動通信信號干擾評估算法具有較高的評估準(zhǔn)確率，在此研究基礎(chǔ)上，研發(fā)和使用移動通信信號干擾器，可以在考場、監(jiān)獄或政府等禁用手機(jī)的場所發(fā)揮作用，維持正常的信號秩序和信號安全。應(yīng)用核回歸的移動通信信號干擾評估算法，主要是對核回歸算法的非參數(shù)性相關(guān)參數(shù)予以優(yōu)化，改進(jìn)信號干擾預(yù)測模型，為信號干擾等級和信號防護(hù)等提供可靠的技術(shù)借鑒和數(shù)據(jù)參照。

[1]王海濤,王俊,劉玉春.基于兩步空域濾波的GSM 輻射源雷達(dá)干擾抑制[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù),2013,(4):740-744.

[2]李燕龍,李尚坤.基于核回歸的移動通信信號干擾評估算法研究[J].計算機(jī)仿真,2016,(8):189-192.

[3]武剛,胡蘇.基于并行干擾抵消的OFDM／OQAM系統(tǒng)中的信號檢測方法[J].電子與信息學(xué)報,2013,35(1):178-184.

[4]鄭鑫.基于物聯(lián)網(wǎng)的移動通信信號定位模型仿真分析[J].計算機(jī)仿真,2015,32(5):327-330.

[5]張良俊,楊杰,盧開旺.GSM輻射源雷達(dá)干擾抑制技術(shù)[J].電子學(xué)報,2014,42(9):1852-1856.

[6]張銀兵,張衛(wèi)紅,胡元奎.移動通信信號寬帶偵察接收機(jī)自動增益控制方法研究[J].空軍預(yù)警學(xué)院學(xué)報,2014,28(5):355-358.

[7]馬賽,鄧冬虎,褚一凡.基于民用移動通信信號的經(jīng)典TDOA定位算法分析[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2013,36(13):16-20.