GPS应用中的RF信号检测技巧(三)

文章摘要：随着无线系统中的复杂数字调制信号越来越多，对GPS等射频信号进行现场识别和分析越来越具挑战性，特别是在市区环境中。但是，现场信号识别和分析对提高GPS应用设计而言又非常重要。如何利用先进的测试设备和方案解决这一问题呢？带有信号强度计的灵敏型频谱分析仪是信号搜索需要的首款工具之一。该强度计可产生一种能被扬声器或耳机听到的音调，并且音调随信号强度变化而改变。使用这样的仪器是一种经现场验证的方法，能让操作人员在注视环境而不是频谱分析仪显示屏的情况下搜索信号。这种工具还能让操作人员用音调关联天线的指向。他们可以轻松地一边开车或行走一边听音调，目的是寻找更高的音调。遗憾的是，一些信号很难发现。低信号强度

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随着无线系统中的复杂数字调制信号越来越多，对GPS等射频信号进行现场识别和分析越来越具挑战性，特别是在市区环境中。但是，现场信号识别和分析对提高GPS应用设计而言又非常重要。如何利用先进的测试设备和方案解决这一问题呢？

带有信号强度计的灵敏型频谱分析仪是信号搜索需要的首款工具之一。该强度计可产生一种能被扬声器或耳机听到的音调，并且音调随信号强度变化而改变。使用这样的仪器是一种经现场验证的方法，能让操作人员在注视环境而不是频谱分析仪显示屏的情况下搜索信号。这种工具还能让操作人员用音调关联天线的指向。他们可以轻松地一边开车或行走一边听音调，目的是寻找更高的音调。遗憾的是，一些信号很难发现。低信号强度、多径效应及其它信号失真等条件要求使用更先进的技术。在这种情况下，映射信号将非常有用，有助于对付复杂的情形。

第一种映射涉及在操作人员当前全球定位系统(GPS)获得的位置处的地图上记录踪迹或测量。在信号记录的同时，操作人员可以用红色绘制一个向量，用于表明信号的方位(图6)。这种方法能很快地化解由于反射或障碍带来的复杂性。在数据采集完成后，操作人员当场就可以查看踪迹并分析数据，无需返回到车辆、办公室或实验室。另外一种形式的映射是使用GPS驱动的频谱分析仪在操作人员移动时自动映射和记录信号。在这种情况下，可以从图标颜色看出何时信号接近操作人员设定的极限值。这种方法能在遇到复杂的射频问题时很快找到信号。

第三种形式的信号映射在GPS无法工作的室内非常有用。在这种模式下，操作人员可以边走边在建筑底层规划上自动记录信号。这种方法借鉴了驱动器测试仪的技术，但需要获知行走过程的起点和终点，然后在起点和终点之间自动进行测量。所有这些映射技术都能用来在现场收集、分析和归档数据。

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当然，并不是每个信号都能在现场识别。新信号、修改过的信号、来自损坏设备的信号以及有时未知或异常信号存在于世界的各个角落。由于修改自标准的信号很有可能成为信号搜索中的怀疑对象，因此在实验室中捕获信号样本供进一步分析是很有必要的。在有足够的捕捉存储器条件下，频谱分析仪可以捕捉一帧或多帧最先进的数字信号。如果采用正确的格式捕捉，那么数据可以通过一些工具进行离线分析，比如个人电脑(PC)版的实时频谱分析仪这样的软件工具(图7)，或The Mathworks公司的Matlab软件这样的分析型工具。

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随着射频通信系统的发展，更新更高效的技术层出不穷，许多系统采用了更为先进的数字调制格式，因此从合法的通信信号中筛选出可疑信号变得越来越困难。从合法信号中分离出非法射频信号是第一步。由于信号随时间在不断变化，信号记录对于完成这项任务来说通常是必不可少的。记录可以通过时间间隔或信号模板违例来触发。在频谱分析仪的频谱图模式下进行记录可以快速形成踪迹索引，因此能很快地侦测到间歇性信号或微弱信号。

一旦侦测到信号，就可以针对一系列参数进行判断。功率电平、频率、信道特性、形状、位置和时序都是很重要的参数。象突发或跳频等动态行为也很重要。也可以利用SCD测量方法查看信号内部以更好地理解信号的内部速率结构。这种测量检查的是信号内部数据速率，这个参数是很难伪装的，如果信号不正常，这个参数很容易受到影响。

如果对一个可疑信号的上述所有测试都失败了，那么很可能是定位该信号的合适时机。带信号搜索工具以及集成映射功能的宽带频谱分析仪有助于完成这个定位任务，而不管信号搜索是发生在室内还是室外。最后，如果信号确实是新的，那么聪明的做法是捕获这个信号的样本供今后分析。保存未知信号并加以分类则有助于在未来的信号搜索场合节省时间。现成的软件以及众多的开发包也能为这个任务提供更多的帮助。