頻譜管理中的問(wèn)題解決方案

隨著無(wú)線技術(shù)逐漸變得便宜，它在公眾中的使用也在增長(zhǎng)。結(jié)果，在無(wú)線電頻段工作的信號(hào)量增加，導(dǎo)致?lián)砣?。干擾可能由于內(nèi)部、外部和惡意來(lái)源而發(fā)生;內(nèi)部干擾是無(wú)意的，由組織自己的設(shè)備引起，而外部干擾（同信道或串?dāng)_、雜散信號(hào)或太陽(yáng)耀斑等自然事件）則不受組織控制。當(dāng)射頻（RF）操作（尤其是分配給國(guó)防相關(guān)、關(guān)鍵任務(wù)、生命關(guān)鍵和緊急服務(wù)的政府監(jiān)管頻段）太滿而無(wú)法處理信號(hào)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)干擾的危險(xiǎn)。解決方案：軟件定義無(wú)線電（SDR），能夠通過(guò)結(jié)合許多合適的策略來(lái)執(zhí)行頻譜策略并消除分配頻段的干擾。

用于國(guó)防目的的射頻（RF）頻段 - 分配給蜂窩塔，空中交通管制/航空監(jiān)視無(wú)線電通信塔，GPS / GNSS衛(wèi)星通信和雷達(dá)運(yùn)行的頻段 - 被歸類為關(guān)鍵任務(wù)帶寬。生命攸關(guān)頻段的例子包括緊急位置指示無(wú)線電信標(biāo)（EPIRBs）和COSPAS-SARSAT系統(tǒng)（一項(xiàng)國(guó)際衛(wèi)星輔助搜索和救援舉措），工作頻率為406兆赫。 分配給北約和民用軍用飛機(jī)的頻段分別以121.5兆赫和243.0兆赫運(yùn)行，是空中交通管制監(jiān)測(cè)的緊急頻率。海上遇險(xiǎn)頻段是另一個(gè)生命關(guān)鍵頻段，工作頻率為2182 kHz，由海岸警衛(wèi)隊(duì)監(jiān)控。緊急服務(wù)頻段包括分配給警察、救護(hù)車等緊急醫(yī)療服務(wù)和消防服務(wù)的頻段，所有這些都必須遠(yuǎn)離相鄰或跨信道干擾，以確保公共安全。

世界各國(guó)政府負(fù)責(zé)許可部分RF頻譜，范圍從9 kHz到300 GHz，并負(fù)責(zé)確保在這些政府分配的頻段上運(yùn)行的相關(guān)組織及其設(shè)備的合規(guī)性。使用政府管制的無(wú)線電頻譜頻段的需求從“頻譜拍賣”模式中顯而易見(jiàn)，政府出售特定頻段的運(yùn)營(yíng)權(quán)。此外，最近引入了頻譜共享的概念，以優(yōu)化過(guò)度擁擠的無(wú)線電頻譜的使用，并解決無(wú)線頻段的限制。

有爭(zhēng)議、擁擠的無(wú)線電頻譜

不僅在射頻頻段越來(lái)越多地使用合法無(wú)線應(yīng)用，而且越來(lái)越多的非法技術(shù)正在涌現(xiàn)以干擾頻譜。例如，智能卡或AVR SD卡等設(shè)備與衛(wèi)星天線一起使用，以非法攔截?cái)?shù)字衛(wèi)星電視廣播信號(hào)。通常，這些設(shè)備會(huì)產(chǎn)生無(wú)線電傳輸信號(hào)泄漏，這可能會(huì)干擾分配給警察或搜救行動(dòng)的頻率信道，從而導(dǎo)致交通問(wèn)題。非法設(shè)備的其他示例可能包括公司車輛中使用的GPS干擾器或手機(jī)干擾設(shè)備。

違禁無(wú)線設(shè)備，如射頻干擾器（在包括美國(guó)在內(nèi)的國(guó)家/地區(qū)違反法律）和禁區(qū)的手機(jī)也經(jīng)常用于非法操作，特別是在監(jiān)獄、軍事設(shè)施、政府大樓和機(jī)場(chǎng)等限制區(qū)域。

惡意干擾的發(fā)生可能包括測(cè)量， 這是當(dāng)系統(tǒng)接收無(wú)線電信標(biāo)信號(hào)并以比原始信號(hào)更高的功率以相同的頻率重新廣播它們時(shí)， 通常故意混淆導(dǎo)航。這種戰(zhàn)術(shù)可以在敵對(duì)領(lǐng)土或敵方領(lǐng)空使用。

另一方面，當(dāng)組織更新其網(wǎng)絡(luò)上的物理基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)時(shí)，由于內(nèi)部干擾，可能會(huì)發(fā)生服務(wù)中斷。將天線添加到蜂窩塔和重新定位接收器是可能導(dǎo)致問(wèn)題的這些類型更新的一些示例。

詳細(xì)說(shuō)明所有這些問(wèn)題就是說(shuō)：能夠監(jiān)控和管理?yè)頂D頻譜的機(jī)制對(duì)于確保最小干擾至關(guān)重要，包括來(lái)自無(wú)意、外部和惡意來(lái)源的干擾。

特別提款權(quán)：提供頻譜管理解決方案

軟件定義無(wú)線電 （SDR） 取代了在硬件中實(shí)現(xiàn)組件的傳統(tǒng)無(wú)線電通信系統(tǒng)。SDR 可以定義為由混頻器、濾波器、放大器、調(diào)制器、解調(diào)器和其他在軟件中實(shí)現(xiàn)的數(shù)字信號(hào)處理 （DSP） 組成的嵌入式系統(tǒng)。這些解決方案憑借其符合各種移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的能力而獲得了動(dòng)力。

SDR 的無(wú)線電前端 （RFE） 具有獨(dú)立的通道和可調(diào)帶寬，便于動(dòng)態(tài)捕獲和處理頻譜監(jiān)控。

具有寬帶寬使頻譜掃描能夠找到導(dǎo)致干擾或干擾的有害載波頻率，即使載波頻率未知。持續(xù)監(jiān)測(cè)機(jī)場(chǎng)和軍事設(shè)施等關(guān)鍵任務(wù)區(qū)域的射頻頻譜對(duì)于確保遵守安全協(xié)議至關(guān)重要。SDR可以攔截非法或不需要的信號(hào)，特別是監(jiān)獄中違禁手機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)，以及機(jī)場(chǎng)中的手機(jī)干擾器、GPS干擾器和其他非法設(shè)備，這些信號(hào)可能會(huì)造成電磁干擾（EMI）。此外，SDR 有助于記錄、回放和進(jìn)一步分析干擾或干擾信號(hào)，并可以執(zhí)行包括記錄射頻信號(hào)數(shù)據(jù)在內(nèi)的任務(wù)，以測(cè)試新服務(wù)，例如 5G 網(wǎng)絡(luò)的蜂窩塔升級(jí)。

多輸入/多輸出 （MIMO） 技術(shù)的使用有助于互操作性設(shè)備測(cè)試 （IODT）、地理位置和軟件映射。由于其 多個(gè) 信道， MIMO SDR 可實(shí)現(xiàn)更 準(zhǔn)確的 地理 定位 和 更高 的 截 獲 概率， 還 能夠 配置 某些 信道 進(jìn)行 寬 帶 捕獲， 以 識(shí)別 目標(biāo) 信號(hào)， 而 其他 通道 可以 針對(duì) 窄 帶 的 SNR 進(jìn)行 優(yōu) 化， 以便 進(jìn)一步 分析。

SDR能夠通過(guò)結(jié)合合適的策略來(lái)執(zhí)行頻譜策略并從分配的頻段中消除EMI信號(hào)，這些策略涉及SDR與分布式頻譜監(jiān)控或無(wú)線電定位系統(tǒng)通信。然后使用到達(dá)角（AOA）和到達(dá)時(shí)差（TDOA）技術(shù)來(lái)查找干擾信號(hào)源。SDR利用RFE的極寬調(diào)諧范圍和用戶可調(diào)帶寬來(lái)檢測(cè)感興趣的信號(hào)或頻段。寬帶連接和 FPGA 支持的具有高吞吐量的 SDR 有助于實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的高吞吐量數(shù)據(jù)捕獲、記錄和存儲(chǔ)。此外，由于SDR可以遠(yuǎn)程配置，因此可以從單個(gè)監(jiān)控中心監(jiān)控多個(gè)SDR（例如，監(jiān)控手機(jī)網(wǎng)絡(luò)）。

隨著無(wú)線技術(shù)的持續(xù)增長(zhǎng)，特別是在移動(dòng)數(shù)據(jù)通信和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）領(lǐng)域，只有有限的無(wú)線電頻譜可用于未來(lái)的擴(kuò)展。此方案鼓勵(lì)共享頻譜相關(guān)策略，其中頻帶用于一項(xiàng)服務(wù)，而其他服務(wù)未使用。策略模型指定訪問(wèn)層的數(shù)量（現(xiàn)有和共享用戶）、訪問(wèn)保證（位置和時(shí)間）和條款（即發(fā)射機(jī)功率級(jí)別和覆蓋范圍）。SDR可以在通過(guò)使用認(rèn)知無(wú)線電平臺(tái)以及智能天線技術(shù)和各種DSP技術(shù)來(lái)制定和監(jiān)控原本可能是混亂的頻譜共享政策方面發(fā)揮根本作用。

為什么要使用 SDR 進(jìn)行頻譜管理？

SDR是一種低成本且靈活的解決方案，可以有效利用網(wǎng)絡(luò)和頻譜資源，隨著越來(lái)越多的無(wú)線技術(shù)和支持基礎(chǔ)設(shè)施（如蜂窩塔和衛(wèi)星地面站）上線以及頻譜共享變得越來(lái)越普遍，這一點(diǎn)變得越來(lái)越重要。SDR的使用將確保分配給關(guān)鍵任務(wù)、生命關(guān)鍵和緊急服務(wù)的頻段符合法規(guī)要求。此外，他們將確保通信設(shè)備不會(huì)干擾這些服務(wù)。

SDR 具有多個(gè)獨(dú)立的射頻通道 （MIMO）、更高的帶寬、FPGA/DSP 功能、用于地理定位存儲(chǔ)/回放的高無(wú)損數(shù)據(jù)吞吐量、機(jī)架式 COTS ［商用現(xiàn)貨］ 產(chǎn)品技術(shù)以及遠(yuǎn)程控制的能力。此外，SDR 只需通過(guò)軟件即可更新和升級(jí)，并且可以輕松配置。這些因素使SDR成為管理和監(jiān)控所有重要無(wú)線電頻譜的正確工具。

這種寬帶SDR的一個(gè)例子是Cyan，它支持多達(dá)16個(gè)獨(dú)立鏈，每個(gè)鏈最多可以選擇四個(gè)DSP通道。此外，它還支持高達(dá) 1 GHz 的可調(diào)射頻帶寬;對(duì)市場(chǎng)上最高的瞬時(shí)凝視帶寬進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試。數(shù)字后端包含帶有片上處理器的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 （FPGA），可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析和數(shù)據(jù)流，其中數(shù)據(jù)通過(guò) qSFP+ 端口以高數(shù)據(jù)速率發(fā)送。Cyan能夠在無(wú)線電平臺(tái)和其他設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信中進(jìn)行4 x 40 Gbps qSFP+回程。

審核編輯：郭婷