米 超，賀 川，羅兵富

(63788部隊，甘肅 隴南 764000)

0 引言

應用無線電監(jiān)測，需要考慮到其電磁環(huán)境的安全性。通過確保無線電頻率的合理性，提出開發(fā)無線電等有效方式，滿足其應用效率的提升。同時，在實踐層面上，還應該應用無線電頻譜的監(jiān)測技術，對無線電技術的更新與發(fā)展具有重要意義。

1 無線電頻譜監(jiān)測技術簡介

就無線電技術而言，需要針對其無線電對應的系統(tǒng)參數(shù)加以明確，必要時采取修改系統(tǒng)參數(shù)的方式來更有效、更高效地使用閑置的無線電頻譜資源，滿足其經(jīng)濟效益的提升。無線電技術能夠在時間、空間、頻率等多個維度實現(xiàn)對多維頻譜的復合利用，弱化無線電頻譜以及寬帶的限制，進而提高無線電頻譜的利用率，使通信系統(tǒng)越來越靈活[1]。

現(xiàn)階段，國內(nèi)最常使用的無線電監(jiān)測系統(tǒng)具有天饋功能模塊、監(jiān)測接收模塊和監(jiān)測軟件模塊等。對于無線電監(jiān)測體系而言，頻譜監(jiān)測模塊占據(jù)核心地位，主要負責對無線電環(huán)境的監(jiān)測及認知，獲取無線電監(jiān)測需要的數(shù)據(jù)和信息，提高閑置頻譜系統(tǒng)的利用率，充分體現(xiàn)無線電資源的經(jīng)濟價值。這樣不僅可以消除負面影響，同時也可以建立、健全無線電監(jiān)測體系基礎。

2 無線電頻譜監(jiān)測中的關鍵技術

2.1 硬件方面

加性高斯白噪聲信道之中，匹配濾波器頻譜檢測算法屬于最優(yōu)化的頻譜感知方式，主要是通過解調(diào)授權信號或是導頻檢測來實現(xiàn)。相對而言，前者的復雜度更高，需要利用匹配濾波器來實現(xiàn)對于用戶信號的解調(diào)處理，并且針對每一類的授權用戶，都需要有對應的接收解碼設備的提供，同時，大部分無線通信系統(tǒng)都存在前導碼、導頻、擴頻碼等對應的信號，這樣就可以進一步簡化匹配濾波器，但是其本身的問題在于，還需要授權用戶信號的先驗知識。另外，其本身的計算量也非常大。如果不能準確地授權先驗知識，那么就會降低其性能。

匹配濾波器監(jiān)測技術作為常用的技術之一，其主要是要求在使用之前，需要對應硬件系統(tǒng)的支持，還需要做好基于信號需求的濾波器設計，匹配主信號類型。如果只從理論層面分析，在多種單節(jié)點頻譜監(jiān)測中，這一匹配濾波器監(jiān)測技術是頻率最高、效果最好的技術，能夠快速監(jiān)測所需信號。當其他條件一致時，匹配濾波器監(jiān)測技術所需采樣數(shù)也比其他技術的少，工作效率更高[2]。

N=[Q-1(PF)-Q-1(PD)]2SNR-1

(1)

其中，N代表采樣數(shù)，PF代表虛警概率，PD代表檢測概率，SNR代表信噪比，Q(·)代表誤碼率上限公式。

2.2 軟件方面

2.2.1 能量監(jiān)測技術

無線電頻譜監(jiān)測中的能量監(jiān)測技術有一個顯著的特征，即是非相干的一種監(jiān)測方式，能夠合理、有效地監(jiān)測其信道傳輸信號以及對應的噪聲、功率等內(nèi)容。事實上，監(jiān)測功率是相對容易的，常用方法有兩種：第一，對時域信號進行采樣和求模之后將其累加、求和；第二，通過快速傅里葉變換把信號變換到對應頻域之后求模平方即可[3]。

授權用戶信號設定為x(k)，針對其功率統(tǒng)計量y(k)為：

(2)

其中k代表信號采樣點數(shù)。在k值本身較大時，考慮到中心極限定理理論的分析，就需要在計算之中利用高斯分布，從而來進行合理分析：

(3)

其中PN代表噪聲的功率，PS代表信號的功率，M代表當k較大時的具體代替值。當虛警概率PF確定的條件下，就能夠直接獲取檢測門限：

(4)

將p(k)和門限值進行相互比較，在出現(xiàn)了p(k)>門限值時，就表示使用了授權頻帶，如果p(k)小<門限值，那主要是因為沒有對應的授權頻帶的使用。

在實現(xiàn)能量檢測中，其主要流程如圖1所示。

圖1 能量監(jiān)測算法實現(xiàn)流程

2.2.2 多點協(xié)作頻譜監(jiān)測技術

多點協(xié)作頻譜監(jiān)測技術其本身就是基于單點頻譜監(jiān)測技術的升級處理，它在克服單點頻譜監(jiān)測固有的缺陷、局限的基礎上，顯著提升頻譜監(jiān)測的及時性、準確性[4]。多點協(xié)作監(jiān)測技術主要包括：(1)相關監(jiān)測，當使用該項關鍵技術手段時務必要保證信息來源可靠、準確，預防影響監(jiān)測的性能。(2)特征監(jiān)測，主要是利用特征值監(jiān)測方法、循環(huán)平穩(wěn)監(jiān)測方法、周期圖方法監(jiān)測各種各樣的特征信號。(3)本振泄露功率監(jiān)測，需要考慮到具體的信號泄露問題，進而對PU的工作情況做出判斷。(4)干擾溫度監(jiān)測，還需要實施監(jiān)測SU所出現(xiàn)的干擾溫度，并通過對比監(jiān)測結(jié)果和標準值，判斷干擾溫度、標準值之間的差值大小，最終確定對應頻帶內(nèi)通信系統(tǒng)運行的優(yōu)良性。

3 無線電頻譜監(jiān)測關鍵技術的實驗仿真

3.1 硬件方面的實驗仿真

針對匹配濾波器監(jiān)測，利用軟件Matlab來實現(xiàn)濾波器匹配的仿真處理，在-10 dB、-15 dB和-20 dB的信噪比之下進行。當采樣數(shù)和虛警概率一致的時候，隨著信噪比的增大，相應的監(jiān)測概率也會增加。在虛警概率相同、信噪比對等的前提條件下，匹配濾波器本身的監(jiān)測性能更優(yōu)；在信噪比為-20 dB時，匹配濾波器的性能甚至直接高于能量監(jiān)測在-10 dB信噪比下的。所以，相對于能量監(jiān)測而言，匹配濾波器的監(jiān)測效果是非常明顯的。

3.2 軟件方面的實驗仿真

3.2.1 能量監(jiān)測

利用軟件Matlab來開展本次的仿真實驗，其系統(tǒng)參數(shù)信號帶寬W=5×104，重復次數(shù)count=5 000，采樣頻率Fs=2W=2×5×104?；贏WGN信道，在本次的監(jiān)測之中信號長度n=100，并且要求在-5 dB、-8 dB和-10 dB的信噪比下進行處理，其代表的是在不同的信噪比下對應的監(jiān)測曲線。當采樣數(shù)和虛警概率相同時，隨著信噪比的增大，其監(jiān)測的概率也增大，也就是其本身的丟失概率會逐漸減小。通過分析還可以發(fā)現(xiàn)信噪比的大小會直接影響監(jiān)測的性能。

3.2.2 多點協(xié)作監(jiān)測

在開展多點協(xié)作監(jiān)測仿真處理的過程中，分別選擇1、3、5的用戶數(shù)量，在-8 dB的信噪比之下開展相應的仿真實驗，比較其理論值和實際仿真值。算法監(jiān)測的仿真值基本上都處于理論值的范圍之內(nèi)，所以其仿真值的可信度較高。并且在相同的虛警概率以及信噪比之下，伴隨用戶數(shù)量的不斷增多，其監(jiān)測概率也會有持續(xù)的增加。

4 結(jié)語

隨著時代的不斷發(fā)展和進步，現(xiàn)階段人們的生活、生產(chǎn)對于無線電技術的依賴度較高，深入了解無線電頻譜監(jiān)測關鍵技術的應用可以促進無線電技術管理水平的提升，對無線電技術的可持續(xù)發(fā)展也有著重要的意義。通過上述對無線電頻譜監(jiān)測關鍵技術的分析，希望可以提升無線電技術利用效率和對應的經(jīng)濟效益。