无线电调试的技术分析与应用简析

刘亚欧

摘 要：无线电在现代社会发展中起着非常重要的作用，其应用领域越来越广泛，目前调试技术已经进入了“认知无线电”阶段。为了使无线电技术更好的服务于社会，针对无线电调试技术进行研究是非常必要的对相关的技术人员也起到一定的参考作用。

关键词：无线电；调试；发展；技术

近十年来，科学技术的发展对无线电调试技术手段提出了更高的要求。而与此同时，通信业务的不断增长，使得频带资源越发匮乏。为此，要使得无线电技术更好发展，就要有效提高频带资源的使用效率。在无线电的发射端和接收端进行调试，是降低干扰与资源浪费的一个重要手段。

1无线电调试技术概述

无线电技术是在通信、电力、天文等领域应用十分广泛的一项技术。利用无线电技术，可以实现中长距离范围内的有效信号传输，对于长距离、大空间条件下的通信传输的实现有重要的意义。无线电是一种电波信号，电波频率是其基本特征之一。而要使无线电波能够携带与传输信息，就要使无线电波的频率发生有规律的变化，使接收端能够根据频率信息进行信号识别。这种根据信号传输需求而改变电波频率的技术就称为无线电调试技术。无线电条数可以分为三大部分：测向与定位技术可以用于发现未知电台的位置，进行方位与距离测定，而无线电接收技术则可以接收信息，方便进行后续识别工作。

2无线电调试的现代关键技术

2.1 VHF/UHF近距离测向技术

在无线电通信领域，VHF是指频带范围为30～300MHz、无线电波波长为1～10 m的波段，又被称为米波频带。UHF是指频带范围为300～3 000 MHz、无线电波长为1 dm～1 m的波段，又被称为分米波频带。这两种频带的频段都相对较高。这类高频与特高频电波在空间传输时，由于衰减较快，大都以视距传输为主。在实际应用时，一般架设一条垂直于地面的天线，以大地为导体，使得发出的电波方向与地面电场方向垂直，这样理论上并不能测定出发射台的位置[1]。但事实上，大地并不是理想的导体，这就使得电波的前进过程中会与地面呈现一定倾角。当测向者手持台与电场方向十分接近时，手持台可以通过传动天线方向来判断信号的强度关系，进而测定出发射机的方向。这种测向方法的效果通常不是太好，但在紧急情况下，如救灾、野外救援时显得较为有效。

2.2利用人体的定向天线技术

事实上，人体也是一个移动的导体，利用人体的导电性能，可以形成一个简单的天线定向装置。这是由于导体成为一个电磁波的反射体，对电波产生反射作用。人体通过调整身体，可以判断出电波入射最强的方向，由此测定发射机的方位。

3无线电发射端的调试技术分析

3.1能量调试技术

在确定未知信号的频谱检测过程中，能量调试是一种极为有效的盲检方法。在传统的能量检测技术中，信号接收方需要利用平方器来获取信号能力，并进行相应的转化，如将信号进行前波滤除。能量的检测算法可以有效计算接收信号的能量，简化匹配滤波过程。FFT是一种常用的能量检测器，其首先通过天线接收信号传送至射频模块，射频模块对接收到的信号函数进行数模转换后，通过FFT变换即可采集到数据点。FFT变换的一个关键参数是处理增益，其值为采样点数与检测信号平均时间积。因此，要想减小噪声影响，就可以设定适当的检测门限[2]。但这种方法仅适用于信噪比较大的情况，如果大部分噪声集中在频带内部，则还是会影响调试结果。

3.2循环谱检测技术

所谓循环平稳信号，是指在无线通信的过程中，为了使无线电波携带期望的通信信号，会对电波信号进行人为调制，改变其周期、频率、幅值或相位。这样调制后的信号就具备周期性，具有周期性平稳的特征。如果信号在传输过程中受到了噪声影响，接收端可以利用信号本身的周期性稳定特点，估计信号的参数，从而滤除信号中的噪声。需要注意的是，循环谱检测利用了信号的周期性循环特点，因此，只能识别信号中带有的平稳随机噪声，如果存在周期性干扰，则区分能力不佳。相比能量调试法，循环谱检测技术即使在低信噪比时也能有较高的检测灵敏度。

3.3匹配滤波器检测技术

在进行频谱检测时，如果已知电磁波的先验信息，如调制方式与冲激波形，则匹配滤波算法是一种最优的检测算法。相比其余检测技术，匹配滤波的耗费时间较短，在数字通信与雷达信号的检测中十分重要。在甲型高斯白噪声信道中，匹配滤波是一种很好的感知方法。如果要对授权信号进行解调，需要为每位用户提供接收解码设备以预知授权用户的物理层相关信息；但如果選择导频检测，则可以使检测过程大大简化。匹配滤波器的检测算法大致如下：接收到的射频信号经过放大、滤波后，在混频器中与本振信号进行混频处理，通过A/D转换将信号转化为离散的序列，后将离散信号与先验信息所形成的序列进行点乘，通过得到的判决统计量可以计算出算法的检测概率与虚警概率。这样的匹配滤波算法能够最大化接收端的信噪比，大大降低所需的抽样数。但匹配滤波器也存在局限性，即如果先验信息不准确，则频谱检测性能会受到很大的影响。

4无线电接收端调试技术分析

4.1干扰温度的检测技术

为了在任何时间与地点都能提供有效的通信服务，无线电领域近年来提出了“认知无线电”的概念，即通过检测无线信道的通信环境来改变无线电工作参数，使频谱资源的使用更加高效。认知无线电最重要的一环就是接收端的调试，其中干扰温度的检测是较为关键的工作。为了使频谱检测的效果达到最优，在估计干扰温度时，最宜采用的是Multitaper方法，并使用足够的传感器来检测不同空间位置的信道环境差异。需要注意的是，虽然MTM计算法是最优的，但奇异值分解限制了算法的实时性。为此，可以在实际应用时利用矩阵元素与奇异值之间的关系，从而减小奇异值的运算量，这样有利于算法实时性的提高。在完成干扰温度的检测后，系统可以对传输工作所可能受到的干扰进行预测，从而调整自己的发射参数。同时，系统还可以通过引入代价函数表的形式，在共享系统中形成最优解，从而防止因为任何一个用户的发射功率增大使其他用户的效用降低，减少系统资源的浪费。

4.2本振泄露功率检测技术

所谓本振泄露，是指在无线接收机工作时，为了对高频信号进行解调，要将信号输入振荡器中，在这个阶段会有一些信号从天线泄漏。通过检测天线的泄漏信号，就可以一定程度判断用户的当前工作状态。但实际上，由于本振泄露能量一般很小，且因接收机模型的不同而有较大差异，非授权用户检测的错误率很大，使得本振泄露功率检测技术实施起来通常具有很大的难度。为了解决这一问题，本振泄露功率检测的实际应用中，可以在接收端放置传感器以感知振荡器的泄漏功率，并将其传输到非授权用户，以校正模型。

4.3合作式检测技术

所谓合作式检测技术，是指由于在无线通信环境中，信号难以避免会受到外部因素的影响，为此，需要此频段上的不用用户之间进行协同检测，从而提高检测工作的可靠性。合作式检测技术又可以分为分布式检测与中心式检测。合作式检测可以很好地避免深衰落区的影响，因为所有用户的检测传感器都落在检测深衰落区的可能性极小。中心式检测是将所有用户收集到的信息进行汇总分析，并由无线电基站广播给其他设备，具有较好的检测效果，而分布式检测的性能则随着用户量的增加而提高。

5结语

总而言之，随着无线电技术的不断发展，未来对无线电发射端与接收端的调试技术需求必将越来越明显。本文分析了现阶段主要的无线电调试技术，对相关研究工作的进行具有一定的参考意义。

参考文献

[1]李萍萍.无线电调试的技术分析与应用[J].科研，2016（5）：00022.

[2]焦元培.无线电技术及无线电调试技术的分析[J].大科技，2016（13）.