信道占用度测试在通信选频中的应用＊

郭卫平 薄 远

（63888部队 济源 454650）

1 引言

随着电子对抗设备的技术进步和快速发展，战区环境内的通信专向（网专）日趋增多，导致战区的通信信号环境日趋复杂，作战指挥员需要了解通信收发双方的电磁环境情况，以便选择“寂静”频点保障己方进行快速实时通信［1］。信道占用度测试工作是无线电监测工作的重要内容，它为准确选择通信频段提供保证，还有助于更好地了解和掌握每一个正在使用的或己经指配的频道占用和使用的情况。

2 信道测试原理和测试方法

2.1 测试原理

利用对信号采样的原理，对超过所设置的门限电平值（信号检测门限）以上的信号的持续时间进行统计，将在一段时间内得到的统计数值与测试时

式中，η为信道占用度测试数值；T1为信号超过接收机门限电平值以上的持续时间；T为测试时间。

统计测量时间内的信道占用度平均值和统计测量时间内每小时的频道占用度平均值即为测量结果［2］。需要说明的是，所谓的信道占用，与所选定的参考门限电平紧密联系，因此，该波段的信道占用度是在某一门限电平下的信道占用度。

2.2 测量方法

用频谱分析设备实时监测战区电磁环境，做出统计分析。由于测量结果为频率、电平，只有根据这些参数来判定信道质量，先将这些测量结果存入信道质量信息库，按照时间段及选频方法的要求，从而对各种信道质量作出较准确的判断，生成可用间的比值称为该信道的占用度测试数据。测试原理的数学表达见式（1）频率参数库，提供可用频率。

1）频段扫描方式

在频段扫描方式下，把通信频段分成几个子频段分别进行测试并记录，每次只进行其中某一子频段的测试，其目的是保证测试的结果满足测试精度和测试可信度的要求。

频段扫描方式下的设备参数设置［3］：

扫描模式：自动；

中频滤波器带宽／步长：15kHz／25kHz；

扫描速度：标准速度由设备决定；

信号检测门限：NdB（具体而定）。

2）信道扫描方式

图1 超短波信号占用度的测试

在信道扫描方式下，把通信频段中的频点逐一输入到扫描测试频率表中建立一个预制扫描频点表，按照该频率表的顺序测量每个信道的占用度数值并记录。

图1给出了超短波30MHz～80MHz频段，监测门限电平为－110dBm的信号占用度的测试结果。

2.3 两种测试方式的比较

在频段扫描方式下，可以按照预制扫描频段范围、步进长度及固定的检测门限电平进行监测。因此，通过监测结果，可以比较全面地观察到整个被测频段内全部信号的情况，既可以测量该频段内信号的信道占用度又可以同时观察到其它信号（如其它常用电台用通信信号）和干扰信号的情况。其中包括信号幅度的大小和出现的频次、信道占用度等。但是，在整个被测频段内如有同频干扰、邻道干扰等情况，将会较大程度地影响测试数据的可信度。特别是在干扰信号电平比较高的情况下很容易造成较大的测量偏差。

在信道扫描方式下，可以按照事先预制扫描频点表（LIST），其中包括每个测试频点不同的测试条件进行测试。如：依据被测信号精确的测试频率值、信号带宽和同频干扰、邻道干扰的具体情况确定信道占用度测试的接收频率、中频带宽和噪声门限值等测量参数［6］。因此，在信道扫描方式下的占用度测试可以获得比较准确的测试结果。

经以上两种测试方式的对比可以得知，频段扫描方式的测试有助于全面了解整个被测频段，而信道扫描方式的测试可以在某些不利的条件下得到比较精确的测量数据。因此，在实际监测工作中往往需要根据不同的测试需求和被测频段背景噪声及干扰信号的情况选择不同的测试方式。

3 信道占用度测试可信度分析

影响测试可信度的因素有以下两种：

1）干扰信号的影响

通过频谱监测分析发现，在通信频段中长时间地存在着许多干扰信号，其中一些是同频道的干扰信号［7］。干扰信号的存在有可能会造成比较大的占用度测试结果的偏差。

2）监测设备测试能力的影响

由于监测设备采样频率（或扫描速度）偏低的原因，在信道占用度测试过程中，无论是在频段扫描方式下还是在信道扫描方式下的测试都有可能出现由于测试能力不够而造成的测试误差较大的问题［4］。所谓测试能力不够的问题，其产生的原因有两个方面：一方面由于测试设备的扫描速度过低，达不到测试要求；另一方面是由于设置的某些不合理参数所造成的。如：接收机的扫描频段范围过大或扫描频点数目过多。

4 信道占用度在通信选频中的应用

对信道占用度的测量最终目的是为了通信的选频，通常的选频原则如下：

1）在统一规划的频段内进行选择；

2）按照频谱的三维特性，采取空间、时间、频率相结合的办法进行选频；

3）避开禁用频率和保护频率；

4）给某种业务电台选频时应与划分给这项业务的频带上下限保留间隔；

5）对拟选用频率进行电磁兼容性分析，避免对已选频率产生干扰；

6）根据通信距离、地形条件、电磁环境、业务需求等因素选择频段。

4.1 信道占用度在短波频段选频中的应用

在短波复杂背景干扰和噪声条件下，必须实时监测短波波段频谱，探测出频段内的安静缝隙进行通信，以保证短波通信的质量。短波频谱具有随机性、时变性，考察一个短波信道的质量，不仅要看信道频谱的瞬时值，还要统计信道历史占用情况，这样选出的信道质量才更可靠［5］。短波通信通常是军用跨视距远程通信的主要手段，其可用频带的拥挤现象在夜间特别严重［8］。因此，如果不能准确实时测量特定频带上的干扰情况，即使使用经过统计得出的最佳通信频带，仍然无法有效通信。避免干扰的最可靠的方法就是在通信之前实时测量可用频带，然后从中选择干扰电平较低的信道来进行通信。频谱监测仪在2～30MHz的短波波段上进行频谱的快速测量，测量频谱幅度，建立短波电磁环境数据库，并给出每一个频率上其接收功率占用情况（超过给定门限值）。基于上述思想，扫描过程是在一个时段选用一个频率段，以3kHz为一个频率间隔在一定时间内进行循环扫描，如果某个3kHz的信道在这一时段内低于某一门限电平的比率超过了一定比值，这时认为该信道在这个时段为安静的（可用）。在这段时间段里对安静频率进行统计，根据统计结果可得出每一频率段的可用频率，依据选频原则给出最终可用频率。由于选用的门限值不同，可用频率也不一样。当选用恰当的门限值，有统计表明：在以后的一段时间内，安静频率信道依然保持安静的可能性在60%以上。由此可以得出，前一段时间的可用频率点在往后的一段时间内在一定程度上还是可用的。

短波通信链路的建立取决于对短波信道的实时监测。特征参数为信道中的信号平均功率。将整个短波信道分成以SPAN＝1.5MHz为单位跨度带宽（对于HP8920综合测试仪，此时的分辨带宽为BW＝3kHz）的N（Nmax＝20）个频段，依次对各频段上的平均电平Pi进行一定时间的探测，然后将各频段的探测结果进行统计平均，作为噪声门限电平。为防止噪声门限电平的过大偏差，统计此门限电平下的信道占用情况，若占用度大于95%，则认为此电平为噪声门限电平，否则下调3dB。以此为基础，分别浮动＋3dB、－3dB作为门限电平统计信道占用情况，若该信道在某一扫描时间段内，小于所设门限电平的频度（占总扫描次数的百分比）超过90%，则认为该信道未被占用，是暂时可用的。

设想在连续的3个未被占用的信道内，中间的一个信道是可用的。该信道若与保护频率冲突，则判为不可用，此为调幅电台时的情况。

若短波通信为数字传输方式，如FSK，则依据所需带宽进行选择，两侧各留1个保护信道（宽度为3kHz），中心频率即为可用频率。

4.2 信道占用度在超短波频段选频中的应用

信道占用度的测试方法同上，不过以12.5kHz或25kHz为一个频率间隔。将超短波信道分成以SPAN＝15MHz为单位跨度带宽（对于HP8920综合测试仪，此时的分辨带宽为BW＝30kHz）的N个频段，依次对各频段上的平均电平Pi进行一定时间的探测，然后将各频段的探测结果进行统计平均，作为噪声门限电平。为防止噪声门限电平的过大偏差，统计此门限电平下的信道占用情况，若占用度大于90%，则认为此电平为噪声门限电平，否则下调3dB。以此为基础，分别浮动＋3dB，－3dB作为门限电平统计信道占用情况，若该信道在某一扫描时间段内，小于所设门限电平的频度（占总扫描次数的百分比）超过90%，则认为该信道未被占用，是暂时可用的。

设想在连续的3个未被占用的信道内，中间的一个信道是可用的。该信道若与保护频率冲突，则判为不可用，此为一般调频电台时的情况。

若超短波通信为数字传输方式，如FSK，则依据所需带宽进行选择，两侧各留1个保护信道（带宽25kHz），中心频率即为可用频率。

当电台的频道数甚多，频率间隔较小，分配频率时务必考虑最小间隔，必须以保证正常通信为前提。在设计程序时，必须确保在删除各类限定频率、排除各项限定条件之后，实用性要好的原则［12］。

5 保证测试精度的措施

为保证得到高精度的测试结果，应该在开始占用度测试之前，通过无线电频谱监测对信号以及被测频段的情况进行细致、全面的了解。其中包括：对被测信道中信号的最短持续时间长度、最短间隔长度进行测量统计，对被测频段内的干扰信号电平值的测量。然后，再根据测量结果以及监测设备的信道扫描速度指标（准确地讲应该是接收机的信道扫描重访时间间隔），决定信道占用度测试系统的扫描设置参数。另外，根据被测频段内的信号电平值和干扰信号电平值，决定信道占用度测试系统的噪声门限值的设置参数［13］。有时还可以通过改变接收机的中频带宽、改变接收天线方向等方法在一定程度上降低干扰的影响。必要时应对测试系统的测量速度指标进行测试，能够准确地知道监测系统的扫描测量速度，为占用度测试的有关设置参数的确定提供参考依据。

6 结语

本文在电台通信基础上，提出信道占用度的测试选频方法，对于设置的检测门限电平值，根据具体信号环境而定，对于突发的没有规律的较强信号有待进一步分析研究。

［1］刘广建.一种自动化通信选频与评估系统［J］.电子对抗试验，2005（4）：25～27

［2］樊昌信，曹丽娜.通信原理［M］.北京：国防工业出版社，2006：73～76

［3］冯小平，李鹏，杨绍全.通信对抗原理［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2009：126～130

［4］张旻，谢成山，陈家松，等.一种信道占用度及频谱分布的有效测量方法［J］.无线电工程，2000，30（5）：50～52

［5］沈琪琪.短波通信［M］.西安：西安电子科技大学出版社，56～58

［6］约翰 G，普罗斯基，祁怀亮，等.数字通信［M］.北京：北京电子工业出版社，1988：114～116

［7］李旭，罗承烈.选频系统抗干扰和抗衰落技术及其应用［J］.电子科技大学学报，1992，21（2）：167～173

［8］于洋.实时选频技术及其在短波自适应系统中的应用［J］.电子工程师，1999（10）：17～19

［9］李丽华，徐丹，刘宏波.通信业务网络化传输仿真设计［J］.计算机与数字工程，2010，38（12）

［10］李少凯，刘承承，李刚磊.数字通信信号小波变换尺度选取问题研究［J］.计算机与数字工程，2010，38（7）

［11］戚春超，顾韵华.基于基站定位的通信协议设计与实现［J］.计算机与数字工程，2011，39（3）

［12］刘正维.实时选频通信技术［D］.现代通信技术，1988：13～19

［13］赵跃杰.用于交通信息获取的射频通信选频方案设计［D］.大连理工大学，2006：15～17