非法調(diào)頻廣播信號(hào)的識(shí)別問(wèn)題研究

譚 旭

（作者單位：湖南廣播電視臺(tái)廣播傳媒中心）

隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的普及，人們?cè)谌粘Ｉ钪须S時(shí)隨地都享受著無(wú)線信號(hào)所帶來(lái)的便利。而隨著無(wú)線電技術(shù)的新設(shè)備、新技術(shù)不斷被開發(fā)和利用，某些非法信號(hào)摻雜在無(wú)線設(shè)備中很難被發(fā)現(xiàn)，無(wú)線電臺(tái)被非法盜用、占用無(wú)線廣播頻率的現(xiàn)象屢見不鮮。另外，無(wú)線廣播電網(wǎng)的復(fù)雜性也為非法信號(hào)識(shí)別工作帶來(lái)一定的阻礙，這就使得管理人員要更加深入研究無(wú)線電管理技術(shù)，才能在層層迷霧的復(fù)雜電網(wǎng)環(huán)境中追蹤到非法信號(hào)源。

1 調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)非法信號(hào)的識(shí)別

目前，對(duì)于非法調(diào)頻廣播信號(hào)識(shí)別方法的研究不多，雖然無(wú)線電信號(hào)識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用已十分成熟，但大多是對(duì)無(wú)線電干擾信號(hào)的識(shí)別，對(duì)于非法調(diào)頻廣播信號(hào)識(shí)別來(lái)說(shuō)，借鑒意義不大。另外，非法調(diào)頻廣播信號(hào)大多都沒有獲得廣播電臺(tái)的調(diào)頻發(fā)射權(quán)限，而研究人員又無(wú)法獲取權(quán)限，久而久之就會(huì)導(dǎo)致信號(hào)資源的流失，研究人員也就缺少了研究對(duì)象。除了權(quán)限方面的問(wèn)題，在信號(hào)頻率方面非法調(diào)頻廣播信號(hào)與正常調(diào)頻廣播信號(hào)幾乎一致，因此，識(shí)別起來(lái)也十分困難。簡(jiǎn)而言之，非法調(diào)頻廣播信號(hào)不屬于干擾信號(hào)的范疇，而屬于非法信號(hào)，需要進(jìn)行識(shí)別剔除，保證廣播電臺(tái)進(jìn)行正常的無(wú)線調(diào)頻發(fā)射來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。

現(xiàn)在使用較多的無(wú)線電信號(hào)分類方法有下面幾種：

1.1 模糊模式識(shí)別

模糊模式識(shí)別有效結(jié)合了數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)識(shí)別方面，利用函數(shù)定律，能夠直觀表達(dá)數(shù)據(jù)的含義并顯現(xiàn)出數(shù)據(jù)間的變量關(guān)系，另外，對(duì)于數(shù)據(jù)不清晰的無(wú)線電信號(hào)數(shù)據(jù)，模糊模式識(shí)別優(yōu)勢(shì)十分明顯，但缺點(diǎn)在于算法復(fù)雜，無(wú)法做到快速有效地識(shí)別信號(hào)，同時(shí)抗噪能力較差，易受到其他干擾信號(hào)的影響。

1.2 支持向量機(jī)

支持向量機(jī)是一種新興的分類技術(shù)，在高維模式識(shí)別下可以通過(guò)VC維函數(shù)集映射信號(hào)樣本模型的學(xué)習(xí)能力。它的不足是樣本數(shù)量越大，學(xué)習(xí)結(jié)果越正確，此時(shí)置信風(fēng)險(xiǎn)就越少；而VC維值越大，則推廣能力越差，置信風(fēng)險(xiǎn)就越大。所以綜上，提高樣本數(shù)量，降低VC維，便會(huì)降低置信風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)值越低代表小樣本問(wèn)題的可讀性越高，然而對(duì)于非線性問(wèn)題，由于它的狀態(tài)是隨著結(jié)果環(huán)境而變化的，因此，該分類技術(shù)在處理非線性問(wèn)題方面沒有很好的應(yīng)用。

1.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類識(shí)別

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)指的是傳統(tǒng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，類似于人工大腦，具有很強(qiáng)的邏輯思維能力。它的特點(diǎn)在于采用梯度下降法，調(diào)整信號(hào)誤差并使之將至最低，保障信號(hào)分類的準(zhǔn)確度。另外，在抗噪能力上也具有很大的優(yōu)勢(shì)，其不受其他干擾信號(hào)的影響。而且，其對(duì)于非線性網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的識(shí)別能夠充分體現(xiàn)其數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。

根據(jù)上文的三種分類識(shí)別方法的對(duì)比分析可知，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類識(shí)別的在精準(zhǔn)度方面優(yōu)勢(shì)明顯，因此本文的非法調(diào)頻廣播信號(hào)識(shí)別問(wèn)題研究中采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類識(shí)別方法來(lái)對(duì)非法信號(hào)進(jìn)行有效識(shí)別。但由于無(wú)線電監(jiān)測(cè)采集的數(shù)量很大，因此建立合適的分類網(wǎng)絡(luò)是識(shí)別非法調(diào)頻廣播信號(hào)的首要工作，其次從采集非法信號(hào)中提取特征值，通過(guò)設(shè)置誤差、初始值等參數(shù)來(lái)確保激活選取信號(hào)的數(shù)值，極大地提高了分類識(shí)別的效率。

當(dāng)無(wú)線電設(shè)備接收到采集的非法信號(hào)識(shí)別請(qǐng)求時(shí)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理終端會(huì)第一時(shí)間與無(wú)線電設(shè)備建立信號(hào)連接，然后對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理識(shí)別。首先，數(shù)據(jù)分類器會(huì)有效地過(guò)濾掉一部分無(wú)效信號(hào)，減少數(shù)據(jù)處理終端的計(jì)算量，然后通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類識(shí)別進(jìn)行二次篩選識(shí)別處理。

2 調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)非法信號(hào)識(shí)別的實(shí)現(xiàn)方法

在進(jìn)行非法調(diào)頻廣播信號(hào)識(shí)別之前，首先需要將調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)通過(guò)RMTP協(xié)議鏈接到無(wú)線電監(jiān)測(cè)站接，鏈接接口為無(wú)線電接收設(shè)備，在調(diào)頻廣播信號(hào)接收方面，可以接收到頻率為FM91.4 MHz的頻譜數(shù)據(jù)。其次，計(jì)算采集信號(hào)源的信號(hào)特征，設(shè)置誤差、均值等參數(shù)，通過(guò)charaters Dll（字符動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)）函數(shù)字符串講各幀數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，利用MATLAB數(shù)學(xué)計(jì)算軟件，計(jì)算出模型內(nèi)矩陣數(shù)據(jù)的特點(diǎn)數(shù)值。避免遺漏非法信號(hào)的計(jì)算，探后通過(guò)誤差、均值的分析比較，可以計(jì)算異常數(shù)據(jù)的信號(hào)來(lái)源。發(fā)現(xiàn)來(lái)源后要進(jìn)行分類識(shí)別，通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類識(shí)別方法進(jìn)行信號(hào)源的分類識(shí)別，并調(diào)整信號(hào)數(shù)據(jù)的誤差，然后同理通過(guò)調(diào)用函數(shù)建立數(shù)據(jù)模型，利用MATLAB計(jì)算分類成功后的非法信號(hào)源，如果絕對(duì)值大于0.18，則需要做異常分析報(bào)告，分析結(jié)果確認(rèn)無(wú)誤后進(jìn)行非法信號(hào)的剔除操作。

另外，對(duì)于無(wú)線電的監(jiān)測(cè)工程也需要引起重視和關(guān)注，監(jiān)測(cè)工作可以從源頭避免非法信號(hào)的入侵，如圖1所示，圖1為無(wú)線電監(jiān)測(cè)過(guò)程。

圖1 無(wú)線電監(jiān)測(cè)示意圖

首先，無(wú)線電監(jiān)測(cè)設(shè)備通過(guò)采集無(wú)線電發(fā)射源發(fā)射的無(wú)線電波信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)的解析和傳輸，然后通過(guò)RMTP（實(shí)時(shí)消息傳輸協(xié)議）將無(wú)線電監(jiān)測(cè)設(shè)備處理后的信號(hào)頻譜數(shù)據(jù)傳輸至設(shè)備處理PC終端，管理人員通過(guò)編寫好的信號(hào)識(shí)別應(yīng)用程序進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入。然后進(jìn)行操作識(shí)別，識(shí)別處理結(jié)果會(huì)在應(yīng)用系統(tǒng)界面展示，便于管理人員進(jìn)行查閱。

3 結(jié)語(yǔ)

本文主要研究非法調(diào)頻廣播信號(hào)的識(shí)別與實(shí)現(xiàn)方法。首先對(duì)廣播電臺(tái)的電磁環(huán)境進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明，說(shuō)明非法信號(hào)對(duì)無(wú)線廣播調(diào)頻的影響及不法分子所帶來(lái)的惡劣影響，然后結(jié)合廣播電臺(tái)無(wú)線調(diào)頻網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，提出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類識(shí)別方法，其次，根據(jù)識(shí)別結(jié)果，分析無(wú)線電監(jiān)測(cè)的重要性，設(shè)備終端通過(guò)RMTP協(xié)議對(duì)發(fā)射信號(hào)源進(jìn)行監(jiān)管。通過(guò)有效的監(jiān)測(cè)和分類識(shí)別，可以實(shí)現(xiàn)非法信號(hào)的篩選并剔除，為無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)查處非法廣播電臺(tái)的調(diào)頻發(fā)射信號(hào)提供了良好的經(jīng)驗(yàn)分享。