射频流盘在信号监测中的应用

随着数字信号处理技术的发展、数据总线带宽和存储介质读取速度的提高，目前有越来越多的技术手段可以将一段频谱信息实时、无失真、连续的的记录下来，通常称作射频流盘（RF Streaming）。监测人员可以采用频谱分析、数字信号处理、统计分析、解调、解码等方法对记录信号进行后分析，也可以模拟现场电磁环境把记录信号用信号源重新发射出来。

本文详细介绍射频流盘的概念和系统结构，讨论射频流盘在监测领域的部分应用，分析选择流盘系统时需要考虑的因素，最后介绍是德科技和X-COM提供的成熟射频流盘和分析方案。

1、什么是射频流盘

流盘是将仪器设备采集或处理后的数据实时、连续的传输到存储设备记录。数据采集前端是传感器、数据采集器或者频谱分析仪等测试仪表。采集和记录的数据是实时采样点或者经过处理的IQ数据。两种记录数据区别如表1所示：

实时采样点	IQ数据
采样数据包含载波和信息	载波信息被移除，只包含带内信息
基带采样，采样率大于信号最高频率分量的两倍	带通采样，采样率满足带通采样定律

表1、实时采样点和IQ数据区别

从上表可以看出，实时采样点适合记录基带和低速信号，IQ样本点适合记录有载波调制的射频信号。去除载波的IQ数据，既有利于压缩数据量减少存储样本，又有利于后期信号分析和回放。射频流盘和回放系统通常记录IQ数据，系统结构如图1所示：

图1、射频流盘系统结构

信号记录通路射频变换包括预选滤波、下变频、中频滤波、信号调理、数据采集和IQ解调，建议使用通用的信号分析仪，既可以保证采集和存储信号的质量，又有利于系统维护。信号分析仪输出的IQ数据通常是12位或者14位ADC的采样结果，不能直接写入磁盘阵列（RAID），需要通过FPGA组成的控制电路实现信号变换、同步和路由，然后通过RAID控制器接口写入磁盘阵列。记录的频谱数据可以通过相反的过程，由信号源重新发射出来，或者复制到工作站后使用专用的软件回放分析。

2、射频流盘在监测领域的应用讨论

射频流盘扩展了信号监测和分析的方法。传统的扫频、步进FFT监测接收机仅能实时监测和记录少量处理后的结果，后期能分析的数据和方法非常少。而射频流盘能够监测和保存所有中频电路数字化后的信息，不仅可以复现当时的监测结果，还支持解调、解码、搜索、相关、统计等方法对长时间频谱信息进行不同维度的分析。射频流盘在信号监测领域的应用包括：

2.1、信号记录和举证

对于监测接收机和频谱仪测量的信号，监测人员通常利用经验来判断是正常信号还是干扰信号，对干扰信号仅能记录频谱包络(trace)或频谱截图(screen)。但是符合相似频谱包络和频谱截图的发射信号可能有很多，记录的信息作为干扰信号举证并不充分。

射频流盘记录了射频信号数字化后的所有信息，不仅可以从频域上复现和分析干扰信号，配合解调、解码等技术手段，还可以分析出干扰信号发射参数、传递内容，作为干扰信号的举证充分完整。

2.2、信号解调和解码分析

目前有比较完备的技术手段对模拟信号进行侦听。但是由于调制方式复杂多样、信源和信道编码、加密等原因，数字信号很难被侦听。射频流盘开辟了监测信号后分析的应用。无线电监测人员可以使用各种信号分析软件对流盘数据进行解调、解码分析的尝试，也可以把记录内容转给专业单位对信息进行解析。

以记录的未知数字调制信号为例，使用矢量信号分析软件(Vector Signal Analyzer)，自动或者手动设置调制方式、符号速率、滤波器等参数，能够恢复出信号的比特流。采用合适的解码器或协议分析仪，可以从比特流中恢复出传递信息。

2.3、数字信号处理分析

射频流盘记录的IQ数据支持Matlab、VSA等数字信号处理软件进行分析。可以在频域上对记录信号重新进行分析，例如信号的回放中更改分辨率带宽(RBW)、参考电平、检波方式等设置，以及增加数字滤波器。也可以使用短时傅里叶变换、时频分析、小波变换等能表征时域和频域信息的方法对信号进行分析。

2.4、信号统计分析

对于频谱利用率、信号出现概率和频次、信号相关性、时分信号周期等需要长时间观测和计算的统计信息，监测接收机和频谱仪无法直接测量，使用扫频记录的信号包络进行分析也有很大的测量误差。借助射频流盘专用的回放、搜索、统计分析软件和Matlab等工具，可以准确的解决信号时域和统计分析问题。

3、选择射频流盘系统时需要考虑的因素

射频流盘是一套系统，包含射频变换器、数据采集器、数据记录仪、数据回放和分析软件等。选择射频流盘系统需要考虑的因素主要包括：

3.1、记录信号质量

为保证对记录信号进行准确的分析以及