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为什么传统的基于硬件的频谱分析仪不适用于当今的频谱监测

介绍软件定义的频谱分析


  来源: 卫星通信与无线电技术 时间:2020-06-19 编辑:清风
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无线通信技术已成为当今信息驱动世界的重要组成部分。在如此依赖它的情况下,很容易忘记仅仅几十年前频谱环境的不同之处。这一转变也使频谱监测要求远远超出了以前的标准。但是,虽然频谱的使用继续发展,用于监测频谱的设备基本上保持不变。然而,这些传统的频谱分析仪不再满足当今复杂、密集和多样化环境下的监测要求。

幸运的是,对于用户来说,已经为这些新的现实设计和构建了一种新一代软件定义的频谱分析仪。基于相对较薄的软件定义无线电(SDR)硬件设计,这些分析仪提供了更大的通用性,更好的性能,并增加了相对于传统硬件,实验室和手持设备的能力。这使用户有能力以更低的成本和更丰富的多功能性获得在今天的市场上的替代品,而且不损害性能。


本文将解释频谱的使用如何发展,以及它如何影响频谱监测应用?例如信号情报/电子情报(SIGINT / ELINT),技术性反监视对策(TSCM)和管理监控。

说明为什么传统的基于硬件的频谱分析仪不适合这种新的现实应用?

介绍软件定义的频谱分析仪如何为用户带来全新的变革?

展示三个常见的应用案例,这些案例展示了利用软件定义的无线电技术进行频谱监测应用的优势。


1、无线通信的兴起


在过去的几十年里,技术以惊人的速度进步。智能手机、平板电脑、可穿戴设备、新兴的物联网 (物联网)和其他连接设备改变了我们的工作、玩乐和交流方式。不到10年前的尖端设备现在被认为是完全过时的。当然,随着这些无线设备的不断发展和普及,有必要应对频谱监测的要求。

Cisco公司最近的一份报告强调了这一新的现实情况。2015年,全世界估计有163亿个连接设备。随着物联网和其他技术的进步越来越广泛,这一数字将继续迅速增加。同一份报告预计至少会有2020年有262亿个连接设备,每个设备都利用日益拥挤的频谱。

不仅有更多的设备,而且这些设备现在也发送和接收更多的信号。一个标准的iPhone7 可以检测和传输多达9种不同类型的信号,从4G/LTE到蓝牙和GPS。 这只是一个开始,因为研究人员正在继续推动高频和宽带信号的边界,以供商业用途。最近的5G实验已经测试了24、28、32和42 GHz频段的生存能力,远高于2020年使用的传统6 GHz范围。

所有这些进步导致大量数据通过固定或移动无线网络传输。IBM估计,我们已经每天创造了超过 2.5艾个字节的数据,即25亿万字节的数据。这也越来越多地推动了对无线流量的需求,如视频流或游戏,或需要高速和低延迟的关键任务数据。这些要求进一步推动了对新的无线标准和技术的需求,这些标准和技术可以满足最终用户的需求。

重要的是,对于SIGINT/ELINT、TSCM和监管机构的频谱监测用户来说,这种多样化的信号环境继续以快速的速度发展。试回想仅仅几十年前的频谱监测和今天的需求之间的差异。


随着无线环境和依赖它的设备的变化如此之多,为什么监控设备看起来仍然与它以前所做的几乎相同?为什么当需求发生如此巨大的变化时,监控用户仍然在笨重的台式机上闲逛,或者与动力不足的手持分析仪妥协?最重要的是,是否有一个可行的替代方案不牺牲性能或能力?


2、为什么传统的频谱分析仪不足以适用?


在这种情况下,传统的基于硬件的频谱分析仪,实验室和台式机设备,仍然被认为是频谱监测应用的标准。然而,随着世界围绕这些设备发展,这种设备的可行性和有用性仅限于少数几种情况。

要了解为什么会发生这种情况,重要的是要记住基于硬件的分析仪从来没有专门为频谱监测而设计。相反,它们在研究实验室中用于研究特定的感兴趣信号。它们很少需要移动,研究人员将使用它们对特定波形进行深入分析。结果,它们具有广泛的硬件功能,并内置了处理,显示和拨盘。这使它们体积庞大,不适应且昂贵,通常每个设备成本高达10万美元以上。

尽管它们并未针对监管进行优化,但它们一度是可用的最佳选择。通过提供比其他可用设备更高的频率和带宽性能,它们可以满足当今基本的集中监管要求。但是随着监管的发展,传统台式仪器的限制变得更加明显。

由于没有合理的方式升级设备,用户只能使用可用的硬件组件的功能。而且由于它们是如此昂贵,因此更换它们的想法是一个冒险的决定。另外,用户对它们很熟悉并且感到满意。结果,他们只是习惯了这些限制,接受了它们,并认为没有更好的方法。

传统频谱分析仪在频谱监测应用中的使用已达到一个极点,因为与此设备相关的局限性限制了它们的实用性。那么,存在哪些替代方案?与当前标准相比,它们具有哪些优势?

关键词:频谱分析仪 频谱监测 无线通信技术    浏览量:795

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