威海无委猝发干扰信号查找报告

测试时间：2010年8月

测试人员：威海无委副主任 刘昌洪

          威海无委监测科 李志虎

          威海无委监测科 孙成强

北京中通华盈科技有限公司 楼伟群

测试目的：查找1850~1860MHz频段不明猝发干扰信号

2010年8月3日上午9时许，威海市无线电管理处的监测值班人员利用佛顶山监测站（简称高山站）进行监测时，发现在1850-1860MHz频段出现多个不明信号。信号带宽约为0.5MHz，频率随时间不断变化，幅度较小（最大值11dBuv）且不稳定；信号驻留时间短，约2-3秒钟；间隔时间不定，几分钟、十几分钟或更长时间出现一次；信号每次出现的数量不一，有时1个，有时多个，最多时可同时出现5个，无规律性。测向显示方位在332度左右。

当日下午，监测人员开启移动监测站，携带便携式频谱分析仪 ，根据高山站的测向方位，沿文化路、吉林路进行查找。当行进到高技术开发区田村镇附近时，信号电平达到23dBuv。该处位于市第九中学西门，北侧是高山，东南西三侧均是高耸的楼房，反射体较多，加上信号驻留时间短，间隔时间长，且频率不断变化，无法进行准确的测向定位，只能通过观察信号电平变化，分析信号源的大体方位。围绕该区域反复查找，信号电平未有大的变化，离开该区域后，信号电平越来越小，查至18时无果而返。

次日，监测人员召开技术会议，对现场查找情况和信号特征进行分析，认为该信号极可能是一个宽带信号，由多个不同带宽的信号组成，具有瞬态、猝发、跳变的特点（信号频谱见图一）。由于现用的YTO63A移动监测站和MS2721B频谱分析仪中频带宽较窄，对猝发、跳变信号的捕捉能力较差，难以显示出完整的信号包络，无法对信号性质作进一步分析。

根据我们掌握的情况，美国泰克公司生产的H600型便携式无线信号侦测仪具有“实时频谱分析功能”，对瞬态、跳变信号具有较强的捕获能力。为尽快查到该信号源，经与设备经销商-中通华盈公司负责人联系借用设备。公司负责人表示积极支持，于8月6日派技术人员携带H600侦测仪来威协助查找。

测试过程：8月7日，威海管理处监测人员与公司技术人员一起来到现场。当猝发、跳变的信号出现时，通过H600侦测仪可以清楚观察到信号频谱的完整包络，如图二所示。

图一 MS2721B最大值保持下的频谱图                图二  H600实时频谱图

该信号在DPX数字荧光显示中呈现蓝色，说明驻留时间很短。普通扫频设备由于POI（对一定时长的短时长信号具备100%捕获概率的指标）能力的限制，不能捕获完整的信号频谱，无法根据信号幅度变化进行测向定位。

经过两天查找，基本排除了附近军队和工厂设备发射干扰信号的可能，经过对这两天测试结果的综合分析，推断出该信号源大致的方向性，并决定上多个高楼进行测向。

图三 在两处制高点的测向结果

我们在春山华居小区1号楼顶（附近最高点，高约50米）测向，测向方位指向正北方向，沿正北方向，在位于北山居民区最北端的居民楼顶测向时，仍指向正北方向（见图三）。在此处可清晰见到北面的高山之上，有一座移动通信基站，除此之外是树木茂盛的山坡，无其他建筑物。沿基站所在的正北方向，边走边测，信号越来越强，当离基站约20米时，信号电平值达60dBuv,怀疑是该基站发出的信号。

经联系得知，该基站为威海联通公司和电信公司的共用基站（图四）。在联通公司工作人员配合下进入基站机房，经过检查，该基站除公众通信发射设备外，无其他可疑设备。初步分析，可能是基站设备出现故障产生的杂散发射信号。当关闭其覆盖南部方向的3扇区发射机时（图五），不明信号消失，经过15分钟信号仍未出现。开启3扇区发射机后，不明信号出现。通过两次开关机试验，证实了不明信号是该发射机出现故障所致。

图四 发射塔                           图五 基站发射机

测试难点分析：

目前有很多信号不是常发的固定频点信号，例如我们这次查找的干扰信号，是一种宽带的、瞬态的且形状变化的信号。在查找该类信号时，必须能对信号进行完全扫描，并实时观察信号包络的变化情况，这样才能了解信号幅度的变化情况，便于进行测向定位。而传统的扫频频谱仪，由于实现体制的原因，对此类信号捕获能力很差，且扫描速度比较慢，100% POI在1s左右很难满测试要求。在实际测试中只能偶尔测试到整个信号的一部分，并且在下次信号出现时扫描到的频点，可能和上一次测试的信号频点不同，故在幅度上无可比性，很难确定信号方向。由于H600具有DPX数字荧光技术，测试速度快（100% POI指标可达到125us，即对时长125us以上的信号具有100%捕获概率），能清楚了解每一次信号的变化过程，特别信号强度的变化，易于对信号进行测向查找。

上图是采用扫频方式和DPX实时频谱方式对该信号进行测试的对比图。

名词解释：

DPX数字荧光技术：

实时频谱分析仪中的实际位图数据库包含着几百个列和行，我们用11×10 矩阵来说明这一概念。

图1在更新1 次(左)和更新9 次(右)后位图(bitmap)数据库实例

    图1 显示了在单个频谱映射到数据库中之后，数据库单元可能包含的内容。空单元格包含的值为零，意味着频谱中没有任何点落入里面。右面的格显示了在已经执行另外八次频谱变换及结果存储在单元中之后，简化的数据库中可能包含的值。在没有信号的时间内，恰好计算了九个频谱中的一个频谱，本底噪声中的一串“1”值表明了这一点。在把发生数量值与颜色标度对映起来时，数据会转换成信息。

图2

图2中的表格显示了这一实例将使用的颜色对映算法。暖色(红色、橙色、黄色)表明发生频次较高。还可以使用其它强度等级方案。

    图3 是根据九个频谱写入次数绘制的数据库单元格颜色。通过在屏幕上显示带颜色的单元格、每个像素一个单元格，可以得到非常壮观的DPX 显示画面。

图3 带色码的低分辨率实例(左)和实际DPX 显示(右)

100% POI指标：

侦测无线信号的核心是发现被侦测信号的频谱，在此基础上，才能对该信号做进一步的分析和测向。在电磁环境日趋复杂的今天，高速跳频、时分复用、扩频及复杂的数字调制等各种新技术被不断采用，瞬态信号日益增多，为此，我们定义侦测仪的100% 侦听概率（POI）来衡量仪器的侦测能力，即100% 侦测到信号频谱所需的最短持续时间。通常，扫频频谱仪这一指标由某跨度下频谱的扫描时间决定，以FFT为基础的分析仪，则是由其帧处理速度来决定这一指标。传统扫频频谱仪在某跨度下理论上的扫描时间为t=K*（SPAN/RBW²），其中K为中频因子。以 20MHz 跨度为例，10KHz的RBW是较为优化的设置，此时，该扫频频谱仪最短无失真扫描时间为100ms。一般情况下，扫频频谱仪的 K通常大于1，尤其是便携式扫频频谱仪，某些甚至达到10以上。因此，扫频频谱仪的100% POI指标通常是数百毫秒，某些便携式扫频频谱仪甚至为秒级。以 FFT 为基础的分析仪帧处理时间通常快于扫频频谱仪，但在20M 跨度下，100% POI指标也要达到数十毫秒，这就意味着传统手段无法在20MHz带宽里侦测瞬变时间在微秒级的信号。泰克公司 H600 RFHawk™ /SA2600猎鹰的出现，很好地解决了以上问题。