隨著數字信號處理技術的發(fā)展、數據總線帶寬和存儲介質讀取速度的提高,目前有越來越多的技術手段可以將一段頻譜信息實時、無失真、連續(xù)的的記錄下來,通常稱作射頻流盤(RF Streaming)。監(jiān)測人員可以采用頻譜分析、數字信號處理、統(tǒng)計分析、解調、解碼等方法對記錄信號進行后分析,也可以模擬現(xiàn)場電磁環(huán)境把記錄信號用信號源重新發(fā)射出來。
射頻流盤作為新的技術工具,在信號監(jiān)測工作中還有很多應用值得深入探索和研究。本文詳細介紹射頻流盤的概念和系統(tǒng)結構,討論射頻流盤在監(jiān)測領域的部分應用,分析選擇流盤系統(tǒng)時需要考慮的因素,最后介紹是德科技和X-COM提供的成熟射頻流盤和分析方案。
1、什么是射頻流盤
流盤是將儀器設備采集或處理后的數據實時、連續(xù)的傳輸到存儲設備記錄。數據采集前端是傳感器、數據采集器或者頻譜分析儀等測試儀表。采集和記錄的數據是實時采樣點或者經過處理的IQ數據。兩種記錄數據區(qū)別如表1所示:
從上表可以看出,實時采樣點適合記錄基帶和低速信號,IQ樣本點適合記錄有載波調制的射頻信號。去除載波的IQ數據,既有利于壓縮數據量減少存儲樣本,又有利于后期信號分析和回放。射頻流盤和回放系統(tǒng)通常記錄IQ數據,系統(tǒng)結構如圖1所示:
圖1、射頻流盤系統(tǒng)結構
信號記錄通路射頻變換包括預選濾波、下變頻、中頻濾波、信號調理、數據采集和IQ解調,建議使用通用的信號分析儀,既可以保證采集和存儲信號的質量,又有利于系統(tǒng)維護。信號分析儀輸出的IQ數據通常是12位或者14位ADC的采樣結果,不能直接寫入磁盤陣列(RAID),需要通過FPGA組成的控制電路實現(xiàn)信號變換、同步和路由,然后通過RAID控制器接口寫入磁盤陣列。記錄的頻譜數據可以通過相反的過程,由信號源重新發(fā)射出來,或者復制到工作站后使用專用的軟件回放分析。
2、射頻流盤在監(jiān)測領域的應用討論
射頻流盤擴展了信號監(jiān)測和分析的方法。傳統(tǒng)的掃頻、步進FFT監(jiān)測接收機僅能實時監(jiān)測和記錄少量處理后的結果,后期能分析的數據和方法非常少。而射頻流盤能夠監(jiān)測和保存所有中頻電路數字化后的信息,不僅可以復現(xiàn)當時的監(jiān)測結果,還支持解調、解碼、搜索、相關、統(tǒng)計等方法對長時間頻譜信息進行不同維度的分析。射頻流盤在信號監(jiān)測領域的應用包括:
2.1、信號記錄和舉證
對于監(jiān)測接收機和頻譜儀測量的信號,監(jiān)測人員通常利用經驗來判斷是正常信號還是干擾信號,對干擾信號僅能記錄頻譜包絡(trace)或頻譜截圖(screen)。但是符合相似頻譜包絡和頻譜截圖的發(fā)射信號可能有很多,記錄的信息作為干擾信號舉證并不充分。
射頻流盤記錄了射頻信號數字化后的所有信息,不僅可以從頻域上復現(xiàn)和分析干擾信號,配合解調、解碼等技術手段,還可以分析出干擾信號發(fā)射參數、傳遞內容,作為干擾信號的舉證充分完整。
2.2、信號解調和解碼分析
目前有比較完備的技術手段對模擬信號進行偵聽。但是由于調制方式復雜多樣、信源和信道編碼、加密等原因,數字信號很難被偵聽。射頻流盤開辟了監(jiān)測信號后分析的應用。無線電監(jiān)測人員可以使用各種信號分析軟件對流盤數據進行解調、解碼分析的嘗試,也可以把記錄內容轉給專業(yè)單位對信息進行解析。
以記錄的未知數字調制信號為例,使用矢量信號分析軟件(Vector Signal Analyzer),自動或者手動設置調制方式、符號速率、濾波器等參數,能夠恢復出信號的比特流。采用合適的解碼器或協(xié)議分析儀,可以從比特流中恢復出傳遞信息。
2.3、數字信號處理分析