隨著無線技術(shù)逐漸變得便宜，它在公眾中的使用也在增長。結(jié)果，在無線電頻段工作的信號量增加，導(dǎo)致?lián)砣?。干擾可能由于內(nèi)部、外部和惡意來源而發(fā)生;內(nèi)部干擾是無意的，由組織自己的設(shè)備引起，而外部干擾（同信道或串?dāng)_、雜散信號或太陽耀斑等自然事件）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）太滿而無法處理信號時，就會出現(xiàn)干擾的危險。解決方案：軟件定義無線電（SDR），能夠通過結(jié)合許多合適的策略來執(zhí)行頻譜策略并消除分配頻段的干擾。

用于國防目的的射頻（RF）頻段 - 分配給蜂窩塔，空中交通管制/航空監(jiān)視無線電通信塔，GPS / GNSS衛(wèi)星通信和雷達運行的頻段 - 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線電信標(biāo)（EPIRBs）和COSPAS-SARSAT系統(tǒng)（一項國際衛(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的頻段分別以121.5兆赫和243.0兆赫運行，是空中交通管制監(jiān)測的緊急頻率。海上遇險頻段是另一個生命關(guān)鍵頻段，工作頻率為2182 kHz，由海岸警衛(wèi)隊監(jiān)控。緊急服務(wù)頻段包括分配給警察、救護車等緊急醫(yī)療服務(wù)和消防服務(wù)的頻段，所有這些都必須遠離相鄰或跨信道干擾，以確保公共安全。

世界各國政府負(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。使用政府管制的無線電頻譜頻段的需求從“頻譜拍賣”模式中顯而易見，政府出售特定頻段的運營權(quán)。此外，最近引入了頻譜共享的概念，以優(yōu)化過度擁擠的無線電頻譜的使用，并解決無線頻段的限制。

有爭議、擁擠的無線電頻譜

不僅在射頻頻段越來越多地使用合法無線應(yīng)用，而且越來越多的非法技術(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，以非法攔截數(shù)字衛(wèi)星電視廣播信號。通常，這些設(shè)備會產(chǎn)生無線電傳輸信號泄漏，這可能會干擾分配給警察或搜救行動的頻率信道，從而導(dǎo)致交通問題。非法設(shè)備的其他示例可能包括公司車輛中使用的GPS干擾器或手機干擾設(shè)備。

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

惡意干擾的發(fā)生可能包括測量， 這是當(dāng)系統(tǒng)接收無線電信標(biāo)信號并以比原始信號更高的功率以相同的頻率重新廣播它們時， 通常故意混淆導(dǎo)航。這種戰(zhàn)術(shù)可以在敵對領(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，由于內(nèi)部干擾，可能會發(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)致問題的這些類型更新的一些示例。

詳細說明所有這些問題就是說：能夠監(jiān)控和管理擁擠頻譜的機制對于確保最小干擾至關(guān)重要，包括來自無意、外部和惡意來源的干擾。

特別提款權(quán)：提供頻譜管理解決方案

軟件定義無線電 （SDR） 取代了在硬件中實現(xiàn)組件的傳統(tǒng)無線電通信系統(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現(xiàn)的數(shù)字信號處理 （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通信標(biāo)準(zhǔn)的能力而獲得了動力。

SDR 的無線電前端 （RFE） 具有獨立的通道和可調(diào)帶寬，便于動態(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)測機場和軍事設(shè)施等關(guān)鍵任務(wù)區(qū)域的射頻頻譜對于確保遵守安全協(xié)議至關(guān)重要。SDR可以攔截非法或不需要的信號，特別是監(jiān)獄中違禁手機產(chǎn)生的信號，以及機場中的手機干擾器、GPS干擾器和其他非法設(shè)備，這些信號可能會造成電磁干擾（EMI）。此外，SDR 有助于記錄、回放和進一步分析干擾或干擾信號，并可以執(zhí)行包括記錄射頻信號數(shù)據(jù)在內(nèi)的任務(wù)，以測試新服務(wù)，例如 5G 網(wǎng)絡(luò)的蜂窩塔升級。

多輸入/多輸出 （MIMO） 技術(shù)的使用有助于互操作性設(shè)備測試 （IODT）、地理位置和軟件映射。由于其 多個 信道， MIMO SDR 可實現(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 進行 寬 帶 捕獲， 以 識別 目標(biāo) 信號， 而 其他 通道 可以 針對 窄 帶 的 SNR 進行 優(yōu) 化， 以便 進一步 分析。

SDR能夠通過結(jié)合合適的策略來執(zhí)行頻譜策略并從分配的頻段中消除EMI信號，這些策略涉及SDR與分布式頻譜監(jiān)控或無線電定位系統(tǒng)通信。然后使用到達角（AOA）和到達時差（TDOA）技術(shù)來查找干擾信號源。SDR利用RFE的極寬調(diào)諧范圍和用戶可調(diào)帶寬來檢測感興趣的信號或頻段。寬帶連接和 FPGA 支持的具有高吞吐量的 SDR 有助于實時實現(xiàn)無縫的高吞吐量數(shù)據(jù)捕獲、記錄和存儲。此外，由于SDR可以遠程配置，因此可以從單個監(jiān)控中心監(jiān)控多個SDR（例如，監(jiān)控手機網(wǎng)絡(luò)）。

隨著無線技術(shù)的持續(xù)增長，特別是在移動數(shù)據(jù)通信和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）領(lǐng)域，只有有限的無線電頻譜可用于未來的擴展。此方案鼓勵共享頻譜相關(guān)策略，其中頻帶用于一項服務(wù)，而其他服務(wù)未使用。策略模型指定訪問層的數(shù)量（現(xiàn)有和共享用戶）、訪問保證（位置和時間）和條款（即發(fā)射機功率級別和覆蓋范圍）。SDR可以在通過使用認(rèn)知無線電平臺以及智能天線技術(shù)和各種DSP技術(shù)來制定和監(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，隨著越來越多的無線技術(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越普遍，這一點變得越來越重要。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)備不會干擾這些服務(wù)。

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

這種寬帶SDR的一個例子是Cyan，它支持多達16個獨立鏈，每個鏈最多可以選擇四個DSP通道。此外，它還支持高達 1 GHz 的可調(diào)射頻帶寬;對市場上最高的瞬時凝視帶寬進行基準(zhǔn)測試。數(shù)字后端包含帶有片上處理器的現(xiàn)場可編程門陣列 （FPGA），可實現(xiàn)實時分析和數(shù)據(jù)流，其中數(shù)據(jù)通過 qSFP+ 端口以高數(shù)據(jù)速率發(fā)送。Cyan能夠在無線電平臺和其他設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信中進行4 x 40 Gbps qSFP+回程。

審核編輯：郭婷