GPS應(yīng)用中的RF信號檢測技巧(三)
隨著無線系統(tǒng)中的復(fù)雜數(shù)字調(diào)制信號越來越多，對GPS等射頻信號進(jìn)行現(xiàn)場識別和分析越來越具挑戰(zhàn)性，特別是在市區(qū)環(huán)境中。但是，現(xiàn)場信號識別和分析對提高GPS應(yīng)用設(shè)計(jì)而言又非常重要。如何利用先進(jìn)的測試設(shè)備和方案解決這一問題呢？
帶有信號強(qiáng)度計(jì)的靈敏型頻譜分析儀是信號搜索需要的首款工具之一。該強(qiáng)度計(jì)可產(chǎn)生一種能被揚(yáng)聲器或耳機(jī)聽到的音調(diào)，并且音調(diào)隨信號強(qiáng)度變化而改變。使用這樣的儀器是一種經(jīng)現(xiàn)場驗(yàn)證的方法，能讓操作人員在注視環(huán)境而不是頻譜分析儀顯示屏的情況下搜索信號。這種工具還能讓操作人員用音調(diào)關(guān)聯(lián)天線的指向。他們可以輕松地一邊開車或行走一邊聽音調(diào)，目的是尋找更高的音調(diào)。遺憾的是，一些信號很難發(fā)現(xiàn)。低信號強(qiáng)度、多徑效應(yīng)及其它信號失真等條件要求使用更先進(jìn)的技術(shù)。在這種情況下，映射信號將非常有用，有助于對付復(fù)雜的情形。
第一種映射涉及在操作人員當(dāng)前全球定位系統(tǒng)(GPS)獲得的位置處的地圖上記錄蹤跡或測量。在信號記錄的同時(shí)，操作人員可以用紅色繪制一個(gè)向量，用于表明信號的方位(圖6)。這種方法能很快地化解由于反射或障礙帶來的復(fù)雜性。在數(shù)據(jù)采集完成后，操作人員當(dāng)場就可以查看蹤跡并分析數(shù)據(jù)，無需返回到車輛、辦公室或?qū)嶒?yàn)室。另外一種形式的映射是使用GPS驅(qū)動的頻譜分析儀在操作人員移動時(shí)自動映射和記錄信號。在這種情況下，可以從圖標(biāo)顏色看出何時(shí)信號接近操作人員設(shè)定的極限值。這種方法能在遇到復(fù)雜的射頻問題時(shí)很快找到信號。
第三種形式的信號映射在GPS無法工作的室內(nèi)非常有用。在這種模式下，操作人員可以邊走邊在建筑底層規(guī)劃上自動記錄信號。這種方法借鑒了驅(qū)動器測試儀的技術(shù)，但需要獲知行走過程的起點(diǎn)和終點(diǎn)，然后在起點(diǎn)和終點(diǎn)之間自動進(jìn)行測量。所有這些映射技術(shù)都能用來在現(xiàn)場收集、分析和歸檔數(shù)據(jù)。
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當(dāng)然，并不是每個(gè)信號都能在現(xiàn)場識別。新信號、修改過的信號、來自損壞設(shè)備的信號以及有時(shí)未知或異常信號存在于世界的各個(gè)角落。由于修改自標(biāo)準(zhǔn)的信號很有可能成為信號搜索中的懷疑對象，因此在實(shí)驗(yàn)室中捕獲信號樣本供進(jìn)一步分析是很有必要的。在有足夠的捕捉存儲器條件下，頻譜分析儀可以捕捉一幀或多幀最先進(jìn)的數(shù)字信號。如果采用正確的格式捕捉，那么數(shù)據(jù)可以通過一些工具進(jìn)行離線分析，比如個(gè)人電腦(PC)版的實(shí)時(shí)頻譜分析儀這樣的軟件工具(圖7)，或The Mathworks公司的Matlab軟件這樣的分析型工具。
隨著射頻通信系統(tǒng)的發(fā)展，更新更高效的技術(shù)層出不窮，許多系統(tǒng)采用了更為先進(jìn)的數(shù)字調(diào)制格式，因此從合法的通信信號中篩選出可疑信號變得越來越困難。從合法信號中分離出非法射頻信號是第一步。由于信號隨時(shí)間在不斷變化，信號記錄對于完成這項(xiàng)任務(wù)來說通常是必不可少的。記錄可以通過時(shí)間間隔或信號模板違例來觸發(fā)。在頻譜分析儀的頻譜圖模式下進(jìn)行記錄可以快速形成蹤跡索引，因此能很快地偵測到間歇性信號或微弱信號。
一旦偵測到信號，就可以針對一系列參數(shù)進(jìn)行判斷。功率電平、頻率、信道特性、形狀、位置和時(shí)序都是很重要的參數(shù)。象突發(fā)或跳頻等動態(tài)行為也很重要。也可以利用SCD測量方法查看信號內(nèi)部以更好地理解信號的內(nèi)部速率結(jié)構(gòu)。這種測量檢查的是信號內(nèi)部數(shù)據(jù)速率，這個(gè)參數(shù)是很難偽裝的，如果信號不正常，這個(gè)參數(shù)很容易受到影響。
如果對一個(gè)可疑信號的上述所有測試都失敗了，那么很可能是定位該信號的合適時(shí)機(jī)。帶信號搜索工具以及集成映射功能的寬帶頻譜分析儀有助于完成這個(gè)定位任務(wù)，而不管信號搜索是發(fā)生在室內(nèi)還是室外。最后，如果信號確實(shí)是新的，那么聰明的做法是捕獲這個(gè)信號的樣本供今后分析。保存未知信號并加以分類則有助于在未來的信號搜索場合節(jié)省時(shí)間?，F(xiàn)成的軟件以及眾多的開發(fā)包也能為這個(gè)任務(wù)提供更多的幫助。
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