作為頻譜管理（各國均非常重視）的“眼睛”和“耳朵”，“頻譜監測”主要用于無線頻譜資源管理、無線電臺站管理、電磁環境管理。隨著無線電通信系統持續、快速向前發展，頻譜監測系統也需要相應地演進。2016年1月28日，ITU-R（國際電信聯盟無線電通信局）發布技術報告“Spectrum monitoring evolution（頻譜監測的演進）”，具有較大參考價值，本文及時介紹其中的主要內容。

1、無線電通信系統頻譜利用方式演進及對于未來頻譜監測系統的能力要求

無線電通信系統正在持續、快速地向前演進（典型代表為軟件定義無線電技術及認知無線電系統）。目前，無線電通信系統的頻譜利用方式主要為采取自適應頻率使用、同頻復用、寬帶接入、頻譜擴展（包括頻譜直接序列擴展與跳頻）等技術。

因此，相應地，未來的頻譜監測系統應具有面向各種新興無線電通信技術與系統的監測能力，主要包括三大方面：微弱信號檢測（detection of weak signal）、同頻信號分離（co-frequency signal separation）、多模定位（multi-mode location?；跀底中盘柼幚砑案鞣N相關定位技術的組合）。下文分別簡要介紹。

2、微弱信號檢測能力

當下，越來越多的新興無線電通信系統采取使用更高的頻率、使用更寬的工作帶寬、具備更低的功率。但是，在某些情況下，有用信號的功率可能比背景噪聲微弱。這樣，采用現有的、敏感度有限的頻譜監測系統就難以檢測出低功率密度的微弱信號并對其進行定位。

因此，未來的頻譜監測系統應提高靈敏度，采取先進技術從背景噪聲中提取出有用信號，以檢測具備低功率密度特性的微弱信號。

該ITU-R技術報告還給出了未來頻譜監測系統可用以檢測微弱信號的四大技術：鎖定放大器（locked-in amplifier，是交叉關聯技術于某種程度上的應用）、采樣積分（sampled integration）、關聯（correlation。又進一步分為交叉關聯cross-correlation與自動關聯auto-correlation）、自適應噪聲消除（adaptive noise cancelling）。每項技術的具體內容描述可進一步查閱文獻[1]。

3、同頻信號分離（于不同維度）能力

目前，越來越多于現網中部署的新興無線電通信發射機或系統均在不同維度（如時域、碼域、空間域等）共享使用有限的無線頻譜資源（比如，很多不同類型的蜂窩移動通信系統及HF（高頻）通信系統均采用這種同頻工作模式）。所帶來的問題是，會出現很多有意或無意的同頻干擾。

此外，一些高級無線電通信系統同時采取多種同頻復用技術，在此種情況下，一個頻譜監測臺站就可能會接收到來自于工作在同一頻率上的不同發射機的信號，并易造成同頻干擾。

該ITU-R技術報告指出，若繼續采用現有的、功能有限的頻譜監測系統，則很難區分這些同頻信號。因此，未來的頻譜監測系統就應采取采用先進技術，具備對不同維度（時域、碼域、空間域等）的同頻信號進行分離的能力。

報告還給出了未來頻譜監測系統可用以分離（于不同維度）同頻信號的兩大技術：單信道分離技術（single-channel separation）和多信道分離技術（multi-channel separation）。前者又可細分為強信號恢復（strong-signal recovery）與單信道獨立成分分析（single-channel independent component analysis）技術。后者又可細分為基于空間頻譜的波束賦形（spatial spectrum based beam-forming）與多信道ICA（multi-channel ICA）技術。

4、多模定位能力

不同維度（時域、碼域、空間域等）的無線電通信信號都承載著地理位置相關信息，從而，可通過采取相關技術及用于信號定位的計算機處理算法來提取此類地理位置信息。

當下，DSP（數字信號處理）與網絡能力（networking capability）越來越強大。而且，基于DSP與網絡的設備價格也在不斷降低，接近承受能力。

該報告指出，未來的頻譜監測系統若基于DSP算法與網絡技術，則將可更易識別于不同域（包括幅度域、頻率域、時域、空間域、碼域等）、具備不同特性的無線電通信發射機。

因此，未來的頻譜監測系統可采取多模定位技術可對處于不同環境中的發射機進行定位。

該報告還給出了用于多模定位的五大定位技術：到達角（AOA，angle of arrival）、到達時間差（TDOA，time difference of arrival）、到達頻率差（FDOA，frequency difference of arrival）、達到功率（POA，power of arrival）、ID輔助（ID-aided）。

5、應加強更先進頻譜監測技術及其應用方式的研究

該報告在其“結論”部分指出，為適應各類新興無線電通信系統快速發展的需求，業界應研究更先進的頻譜監測技術及其應用方式。并列舉了先進頻譜監測技術的應用示例。

參考文獻：

[1] ITU-R. Report ITU-R SM.2355-0—Spectrum monitoring evolution[EB/OL].
http://www.itu.int/dms_pub/itu-r/opb/rep/R-REP-SM.2355-2015-PDF-E.pdf, 2016-01-28.