新工具辅助信号开发

新工具辅助信号开发

随着越来越多的新器件和新业务问世，频率分配方案需要做出调整以适应这一趋势，因此信号开发工作变得越来越重要。当今世界，无线通信将我们身边的万事万物连通起来，为我们的衣食住行提供全方位服务。多样化的应用可以满足许多不同的需求，例如通信、娱乐、上网和无线导航。

本白皮书涵盖了以下内容：

• 拥挤的信号环境
• 提取信号参数
• 开发信号检测方案
• 使用 VSA 技术优化信号

近年来，随着应用日益增多，频谱需求也在发生翻天覆地的变化。全球范围内对电磁(EM) 频谱的需求持续增长。无线设备和无线技术以惊人的速度涌入电磁频谱。新的商业服务促使一些传统的频率分配计划做出改变，监管机构面临额外的压力，需要确保频谱得到充分利用。在这种背景下，现代频谱战士必须迅速开发新的信号拦截和收集能力，以便满足前线部署单位的迫切需求。

这些人员必须结合使用软硬件工具，按照一定流程来快速表征新信号，发现可利用的功能特性，以及开发切实可行的侦测技术。用户如果选择自行扩展商用工具，往往会缺少足够的技术支持。然而将流行的商用软硬件工具结合在一起使用，却能为信号开发环境提供强有力的支持，将实际解决方案轻松投入到外场中使用。

这种方法可以将高保真测试信号注入仿真环境或真实环境中，对侦测方案进行极限测试。通过这种方式，它不仅可以提供动态、真实的射频环境，还可以更好地控制多个感兴趣的信号。它让您能够在灵活、可重复的测试场景中对侦测方案执行极限测试，同时还可以加快侦测方案的开发和部署。

拥挤的信号环境

商用频谱正变得越来越复杂。随着第五代 (5G) 蜂窝网络开始部署，它将与前几代系统（4G、3G 以及某些地区仍在使用的 2G）一起为用户提供服务。发射机的绝对密度使其很难对频谱进行分类并隔离感兴趣的信号。

在商用无线设备和服务泛滥的同时，当今战争行动中使用的几乎所有武器系统都依靠电磁(EM) 频谱进行通信。子战 (EW) 操作使用各种方法来混淆、加扰或阻塞信号，让这种情况变得更加复杂，电进一步增加了工作的难度。信号开发环境可以加快新信号和特殊信号检测方案的创建、优化和外场部署。

提取信号参数

隔离和提取信号需要多个步骤。当获得来自外场的信号记录后，工具可以分析和隔离感兴趣的信号。您可以将这个信号加载到信号发生器中，并将其与来自宽带记录或天线的真实信号环境组合在一起。然后，您可以将受控信号环境注入监测接收机中。第一步是从外场收集宽带记录。矢量信号分析仪 (VSA) 软件可以创建同相和正交 (IQ) 信号记录，该记录可以通过详细的频谱、调制和时间波形分析来表征复杂的调制信号和其他时变信号。

接下来，您可以在 VSA 中播放记录以便手动测量信号的基本外部参数。这些参数包括中心频率，对于多信道或者捷变信号而言，还包括频率规划。通过测量幅度、信号带宽和占用带宽，您可以精准地确定中心频率。下一步是通过评测信号的时域特性来了解信号的动态情况。借助脉冲信号，VSA 软件可以提供对信号时域特性的重要洞察，包括脉宽、脉冲间隔以及传输中的不同信令模式或序列。一旦掌握了时域特性，您就可以通过分类算法来获取制式、符号率和频偏等调制参数。

您可以一次测量一个数据块的记录，然后用表格显示结果。使用在 VSA 中发现的调制特性来解调信号并验证调制分类器的结果。通过正确的判定，您可以锁定信号星座图。这一过程有助于您更深入地了解信号，包括中心频率、带宽持续时间或脉宽、脉冲间隔、调制制式、符号率和频偏。

在图 1 中，矢量信号分析仪解调了一个信号，用来验证来自分类器或脉冲信号的调制结果。信号长度决定了在 VSA 解调模式下处理信号的用时。设置结果长度，将整个猝发脉冲都纳入时间窗口，如右下方迹线所示。右上方的迹线显示了频率与时间的关系以及这个频移键控 (FSK) 传输的特性。

开发信号检测方案

开发信号检测方案需要用到软件和硬件工具，例如频谱监测工具、VSA 软件还有各种接收机和信号发生器。要构建这样一个方案，您首先要正确配置监测软件使用的搜索参数。搜索参数包括频率范围、分辨率带宽、形状因数、迹线平均还有使用的平均值个数。您还需要了解器件或服务所使用的频段，信号的调制带宽是宽还是窄，还有信号的典型持续时间。

分辨率带宽 (RBW) 是从肉眼分辨两个频率分量所需的最小间隔的定性指标。它会影响监测软件计算得出的带宽结果。过宽的分辨率带宽会报告超出实际的带宽。在图 2 中，分辨率带宽过宽，因此报告的带宽比实际带宽更宽。黄线指示实际信号带宽大约为 20 kHz。上面的两条迹线揭示了独特的信号特征，这个特征可以用来区分带宽相近的其他传输形式。在这个示例中，最好选择 1.29 kHz 的 RBW，因为它可以显示信号的独特特征，但搜索速度比 650 Hz 的 RBW 快。

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