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《上海信息化雜志》2014年第十二期
一、利用統(tǒng)計(jì)特性分析監(jiān)測數(shù)據(jù)
無線電監(jiān)測工作正面臨著探索面向任務(wù)的工作模式向面向數(shù)據(jù)的工作模式轉(zhuǎn)變,而面向數(shù)據(jù)的監(jiān)測工作模式就是要在海量的日常監(jiān)測數(shù)據(jù)中,統(tǒng)計(jì)分析出有意義的無線信道特征指標(biāo)。對于無線電管理和監(jiān)測工作有意義的無線信道特征指標(biāo)包括:信道噪聲電平、信道上的信號數(shù)量、信道上的信號電平以及信道占用度等。離線監(jiān)測數(shù)據(jù)由監(jiān)測接收機(jī)執(zhí)行頻譜掃描任務(wù)采集而來,其基本的數(shù)據(jù)格式如表1所示。其中,每個(gè)頻點(diǎn)就是一個(gè)無線信道,該無線信道的頻譜帶寬由接收機(jī)掃描任務(wù)中設(shè)置的中頻帶寬決定。根據(jù)排序,可以得到在掃描時(shí)間內(nèi)每個(gè)信道的電平值序列,從而對這個(gè)序列進(jìn)行結(jié)合無線通信原理的統(tǒng)計(jì)分析研究。這些統(tǒng)計(jì)分析的方法,可以包括均值、方差這些二階矩分析,也可以有概率密度分布和高階矩分析等內(nèi)容。
圖1所示為2014年1月14日下午六分鐘內(nèi)監(jiān)測到的160.65MHz中心頻點(diǎn)上接收信號的電平值。從圖1中電平的變化可以明顯看到,在不同時(shí)刻內(nèi)射頻信道被無線隨機(jī)信號所占用。我們可以通過提取有效的信號片段,對其統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行分析,從而達(dá)到準(zhǔn)確分辨信號性質(zhì)、建立針對多個(gè)信號及其傳播環(huán)境和場景的定性定量特征描述的目的。圖2、圖3、圖4分別顯示了基于圖1信號中的有效片段樣本內(nèi)信號電平均值、電平方差、以及片段時(shí)長的統(tǒng)計(jì)特征。從圖2可以看到,信號電平均值呈現(xiàn)出單一的m-Nakagami分布,圖3中的電平方差以及圖4中的片段時(shí)長則均呈現(xiàn)出多個(gè)分布相疊加的狀態(tài)。通過對統(tǒng)計(jì)特征中分布組合的形式,以及獨(dú)立分布的參數(shù)特征,就能夠?qū)π诺兰捌湔加眯盘栠M(jìn)行合理的分析。
二、開展研究工作思考
根據(jù)目前無線電監(jiān)測工作的實(shí)際情況,利用無線信道的統(tǒng)計(jì)特性來分析監(jiān)測數(shù)據(jù)庫,需要切合實(shí)際工作分步驟、分階段地開展研究,才能最終形成一套可以推廣使用的分析工具和監(jiān)測數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)之一。因此可以針對性地開展如下研究工作:對無線信道特征分析的理論研究。面對海量的無線電監(jiān)測數(shù)據(jù),需要在理論層面對這些離線數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的研究,并要確保采用的統(tǒng)計(jì)分析方法具有可靠性和自動化實(shí)施成熟度,為進(jìn)一步進(jìn)行自動算法的研究和軟件開發(fā)打好理論基礎(chǔ)。對信道特征參數(shù)進(jìn)行研究。最基本和重要的無線信道特征參數(shù)包括:信道噪聲、信道占用度和最大電平值。但也需要探索在對離線數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí),能否發(fā)掘和得到更多有價(jià)值的信道特征參數(shù),用以實(shí)現(xiàn)有價(jià)值的監(jiān)測分析和支持無線頻譜管理工作。對無線信道特征分析模型的自動算法進(jìn)行研究。
有了合適的統(tǒng)計(jì)分析方法,明確了可以獲得的信道特征參數(shù),需要對這種統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行自動化實(shí)施。自動算法的研究和實(shí)現(xiàn),關(guān)系到研究成果轉(zhuǎn)化的效率和可靠性,這是本課題研究的一個(gè)重點(diǎn)。開發(fā)基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的無線信道特征分析處理軟件。首先可以根據(jù)算法,開發(fā)無線信道特征分析軟件的簡單原型,使之能夠針對相應(yīng)格式的無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)文件進(jìn)行信道特征分析,且能支持輸入通用的數(shù)據(jù)文件格式,如:Excel、Txt和Mdb等。并且使計(jì)算出的信道特征參數(shù)能夠呈現(xiàn)和自動生成相應(yīng)簡單報(bào)表。
此外,進(jìn)行實(shí)際發(fā)射實(shí)驗(yàn)的測試驗(yàn)證。驗(yàn)證和評估在不同類型監(jiān)測接收機(jī)和不同發(fā)射信號類型情況下,算法的準(zhǔn)確性和適用性。同時(shí)通過測試驗(yàn)證,充分總結(jié)現(xiàn)有方法的優(yōu)缺點(diǎn),對于下一階段的研究工作的重點(diǎn)提出展望和路徑介紹。對無線信道監(jiān)測數(shù)據(jù)的深度挖掘,可以有效地掌握頻率使用情況,有助于清理和回收長期不用的頻點(diǎn)和非法頻率,對頻率和臺站數(shù)據(jù)庫起到有利的支撐作用。同時(shí)建立樣本數(shù)據(jù)庫對不明信號進(jìn)行標(biāo)注比對,對無線電發(fā)射的參數(shù)進(jìn)行測量,對可疑信號進(jìn)行監(jiān)聽,才能主動發(fā)現(xiàn)和查處非法使用的無線電臺,減少無線電干擾和非法設(shè)臺現(xiàn)象的發(fā)生。
作者:劉亞秋