Ka 頻段衛(wèi)星終端無(wú)線電監(jiān)測(cè)工作思路解析

林小力

（國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心深圳監(jiān)測(cè)站，廣東 深圳 518000）

0 引言

衛(wèi)星通信是現(xiàn)代信息社會(huì)不可或缺的一部分。Ka 頻段衛(wèi)星終端作為衛(wèi)星通信的核心組成部分，具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，在實(shí)際使用過(guò)程中，由于環(huán)境、設(shè)備等因素的影響，Ka 頻段衛(wèi)星終端可能出現(xiàn)無(wú)線電干擾、信號(hào)衰減等問(wèn)題，從而對(duì)通信質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，開(kāi)展Ka 頻段衛(wèi)星終端無(wú)線電監(jiān)測(cè)工作尤為重要，以此及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決可能存在的問(wèn)題，提高衛(wèi)星通信的效率和穩(wěn)定性。

1 Ka 頻段衛(wèi)星終端無(wú)線電的特點(diǎn)

Ka 頻段衛(wèi)星終端無(wú)線電具有高頻段、大功率及窄波束等特點(diǎn)。

（1）高頻段。Ka 頻段屬于微波頻段，頻率在26.5 ～40.0 GHz，頻率較高、波長(zhǎng)較短。這種高頻信號(hào)具有高帶寬、傳輸速度快等優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)的高速傳輸。

（2）大功率。Ka 頻段衛(wèi)星終端需要使用大功率發(fā)射器進(jìn)行通信，以保證信號(hào)能夠覆蓋更遠(yuǎn)的距離。因此，Ka 頻段衛(wèi)星終端無(wú)線電信號(hào)的功率往往比其他頻段的衛(wèi)星信號(hào)要高，增加了無(wú)線電監(jiān)測(cè)的復(fù)雜性和難度[1]。

（3）窄波束。Ka 頻段衛(wèi)星終端的信號(hào)通常采用窄波束技術(shù)，即將信號(hào)聚焦在一個(gè)小區(qū)域內(nèi)，以提高信號(hào)傳輸?shù)男屎涂煽啃?。然而，窄波束使得Ka 頻段衛(wèi)星終端的信號(hào)更難被檢測(cè)和干擾。

2 Ka 頻段衛(wèi)星終端無(wú)線電監(jiān)測(cè)存在的不足

2.1 監(jiān)測(cè)手段不足

由于Ka 頻段衛(wèi)星終端無(wú)線電信號(hào)具有頻率高、功率大、復(fù)雜多變等特點(diǎn)，需要專(zhuān)門(mén)的設(shè)備才能對(duì)其進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。然而，當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)于這方面的研究和開(kāi)發(fā)還比較薄弱，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)設(shè)備不足。而且，一些監(jiān)測(cè)設(shè)備的價(jià)格較高，給監(jiān)測(cè)工作帶來(lái)了經(jīng)費(fèi)壓力。Ka 頻段衛(wèi)星終端無(wú)線電信號(hào)的傳播范圍較窄，進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)需要確保監(jiān)測(cè)覆蓋范圍可以覆蓋到衛(wèi)星所覆蓋的區(qū)域。然而，目前的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋仍然存在缺陷，尤其是在偏遠(yuǎn)地區(qū)或者邊境地區(qū)，監(jiān)測(cè)設(shè)備建設(shè)和運(yùn)營(yíng)條件相對(duì)較差，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)覆蓋范圍不足[2]。

2.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析不充分

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理需要一定的技術(shù)支持，如數(shù)據(jù)清洗、分析和建模等。然而，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理技術(shù)仍然比較薄弱，很多企業(yè)和機(jī)構(gòu)沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)科學(xué)家或者數(shù)據(jù)分析師來(lái)解決數(shù)據(jù)分析問(wèn)題。例如，有些機(jī)構(gòu)可能只能使用傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分析方法，不能利用先進(jìn)的人工智能技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，從而無(wú)法發(fā)現(xiàn)一些隱藏在數(shù)據(jù)中的問(wèn)題[3]。

2.3 監(jiān)測(cè)頻率不夠高

目前，大部分的Ka 頻段衛(wèi)星終端無(wú)線電監(jiān)測(cè)方案采用的是不定期或者定期抽樣的方式，監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔較長(zhǎng)。由于衛(wèi)星通信的特殊性，衛(wèi)星終端的無(wú)線電信號(hào)往往具有瞬時(shí)性和時(shí)效性，若監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測(cè)結(jié)果失去及時(shí)性。在實(shí)際的監(jiān)測(cè)工作中，由于各種因素的影響，如設(shè)備損壞、天氣等原因，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)頻次不足。這樣一來(lái)，監(jiān)測(cè)到的信號(hào)數(shù)據(jù)較少，對(duì)于衛(wèi)星通信的穩(wěn)定性和可靠性的評(píng)估就難以做出準(zhǔn)確的判斷。

3 Ka 頻段衛(wèi)星終端無(wú)線電監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展策略

3.1 確定監(jiān)測(cè)指標(biāo)

Ka 頻段衛(wèi)星終端無(wú)線電監(jiān)測(cè)工作是保障衛(wèi)星通信系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的重要環(huán)節(jié)，在確定監(jiān)測(cè)指標(biāo)時(shí)，應(yīng)首先明確要監(jiān)測(cè)的對(duì)象。一般來(lái)說(shuō)，這些對(duì)象包括衛(wèi)星終端發(fā)射機(jī)的輸出功率、頻譜純度、調(diào)制質(zhì)量及發(fā)射頻偏等。根據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象的不同，可以將監(jiān)測(cè)指標(biāo)分為技術(shù)參數(shù)、業(yè)務(wù)指標(biāo)和安全指標(biāo)三類(lèi)。技術(shù)參數(shù)包括發(fā)射機(jī)的輸出功率、頻譜純度、調(diào)制質(zhì)量等，業(yè)務(wù)指標(biāo)包括通信速率、信道容量等，安全指標(biāo)包括干擾抑制能力、防攻擊能力等。確定監(jiān)測(cè)指標(biāo)時(shí)，需要對(duì)各個(gè)指標(biāo)的重要性進(jìn)行評(píng)估。例如，監(jiān)測(cè)衛(wèi)星終端發(fā)射機(jī)的輸出功率時(shí)，需要確定其是否達(dá)到規(guī)定的最大值，以保證通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性[4]。

3.2 配置監(jiān)測(cè)設(shè)備

為了保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的全面性、準(zhǔn)確性和可靠性，需要根據(jù)實(shí)際情況確定監(jiān)測(cè)的范圍，然后選擇相應(yīng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備。監(jiān)測(cè)設(shè)備選擇方面，需要選用能夠覆蓋衛(wèi)星通信區(qū)域的監(jiān)測(cè)設(shè)備，同時(shí)還需要滿足遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)和高精度監(jiān)測(cè)的需求；還應(yīng)選用高靈敏度的監(jiān)測(cè)設(shè)備，以便更好地捕獲低信噪比的信號(hào)。設(shè)備需要具備高分辨率、高精度、高準(zhǔn)確度等特點(diǎn)，以確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。監(jiān)測(cè)設(shè)備的可靠性和易用性是影響監(jiān)測(cè)工作效果的關(guān)鍵因素。為保證無(wú)線電監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，應(yīng)選用經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試和認(rèn)證的監(jiān)測(cè)設(shè)備，能夠在復(fù)雜的環(huán)境中正常運(yùn)行，并且易于安裝和操作。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)和分析方面的自動(dòng)化和智能化，需要選用具有強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和接口靈活性的監(jiān)測(cè)設(shè)備[5]。

3.3 無(wú)線電監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析

隨著信息技術(shù)不斷更新迭代，大數(shù)據(jù)技術(shù)在衛(wèi)星通信領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。合理地結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，可以更好地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并提高監(jiān)測(cè)效率。在Ka 頻段衛(wèi)星終端無(wú)線電監(jiān)測(cè)工作中，采用數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的具體步驟如下。

第一，數(shù)據(jù)收集。首先需要收集監(jiān)測(cè)設(shè)備所采集的原始數(shù)據(jù)，包括接收到的信號(hào)強(qiáng)度、頻譜圖等信息，將其保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。

第二，數(shù)據(jù)清洗。由于原始數(shù)據(jù)常常存在噪聲、異常值等問(wèn)題，因此需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和預(yù)處理，以消除噪聲和異常值的干擾，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。

第三，數(shù)據(jù)挖掘。采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，對(duì)清洗后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律、關(guān)聯(lián)和異常情況等。

具體的分析方法較多，如基于時(shí)間序列的分析方法、基于頻譜分析的分析方法、基于機(jī)器學(xué)習(xí)的分析方法等。其中，時(shí)間序列分析方法主要適用于對(duì)某一監(jiān)測(cè)指標(biāo)隨時(shí)間變化趨勢(shì)進(jìn)行研究，可以利用自回歸積分滑動(dòng)平均（Autoregressive Integrated Moving Average，ARIMA）模型、指數(shù)平滑模型等方法進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析；頻譜分析方法是對(duì)信號(hào)的頻域特征進(jìn)行分析，能夠揭示各種信號(hào)的頻率分布規(guī)律，常見(jiàn)的頻譜分析方法包括傅里葉變換、小波分析等；機(jī)器學(xué)習(xí)方法通過(guò)建立數(shù)據(jù)模型，從中挖掘隱藏的關(guān)聯(lián)規(guī)律和知識(shí)，用于分類(lèi)、聚類(lèi)、回歸等[6]。

3.4 增加監(jiān)測(cè)頻率

增加監(jiān)測(cè)頻率是提高監(jiān)測(cè)效果和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的有效方式之一。工作人員在決定增加監(jiān)測(cè)頻率之前，需要對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行詳細(xì)分析和評(píng)估。通常，可以根據(jù)需求和實(shí)際情況選擇針對(duì)衛(wèi)星終端發(fā)射機(jī)的輸出功率、頻譜純度、調(diào)制質(zhì)量及發(fā)射頻偏等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并相應(yīng)地增加監(jiān)測(cè)時(shí)間。具體確定監(jiān)測(cè)時(shí)間時(shí)，需要考慮到監(jiān)測(cè)設(shè)備的使用時(shí)間、監(jiān)測(cè)人員的工作量和成本等因素，以確保監(jiān)測(cè)工作的效率和經(jīng)濟(jì)性。

增加監(jiān)測(cè)頻率需要采用更多的監(jiān)測(cè)手段。目前，常用的衛(wèi)星終端無(wú)線電監(jiān)測(cè)手段包括監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、移動(dòng)監(jiān)測(cè)車(chē)及衛(wèi)星監(jiān)測(cè)等。隨著監(jiān)測(cè)頻率的增加，會(huì)產(chǎn)生大量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。處理和分析這些數(shù)據(jù)，是保障監(jiān)測(cè)效果的關(guān)鍵。常用的方法包括傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析方法和現(xiàn)代化的大數(shù)據(jù)分析方法。實(shí)踐中，技術(shù)人員可以在衛(wèi)星通信區(qū)域內(nèi)增加更多的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)以提高監(jiān)測(cè)頻率。雖然這種方法需要投入大量的人力、物力和財(cái)力，但能夠獲得較高的監(jiān)測(cè)效果。也可以增加移動(dòng)監(jiān)測(cè)車(chē)，在衛(wèi)星通信區(qū)域內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。在需要快速響應(yīng)和靈活應(yīng)對(duì)的情況下，使用移動(dòng)監(jiān)測(cè)車(chē)是一種有效的監(jiān)測(cè)手段。

3.5 建立監(jiān)測(cè)責(zé)任制

制定監(jiān)測(cè)規(guī)章制度，其內(nèi)容應(yīng)包含監(jiān)測(cè)對(duì)象范圍、監(jiān)測(cè)方法和技術(shù)、監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及報(bào)告等方面的規(guī)定。通過(guò)制定監(jiān)測(cè)規(guī)章制度，能夠明確監(jiān)測(cè)工作的目標(biāo)和任務(wù)，并確立監(jiān)測(cè)責(zé)任制，明確監(jiān)測(cè)責(zé)任人員，不同的監(jiān)測(cè)崗位需要相應(yīng)的責(zé)任人員，需具備專(zhuān)業(yè)知識(shí)和豐富經(jīng)驗(yàn)。實(shí)施監(jiān)測(cè)工作時(shí)，需要指派專(zhuān)門(mén)的人員進(jìn)行監(jiān)測(cè)操作、數(shù)據(jù)分析及監(jiān)測(cè)報(bào)告等工作。還需要在監(jiān)測(cè)責(zé)任人員中設(shè)立專(zhuān)門(mén)的監(jiān)察員，對(duì)監(jiān)測(cè)工作進(jìn)行全面監(jiān)督和檢查。

數(shù)據(jù)管理方面，在實(shí)施監(jiān)測(cè)過(guò)程中，需要建立健全的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理體系，明確各階段的責(zé)任人員和任務(wù)，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。監(jiān)測(cè)結(jié)束后，需要將監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)反饋給有關(guān)單位，并制定相應(yīng)的處理方案。還需要建立完善的監(jiān)測(cè)結(jié)果記錄和檔案，以備后續(xù)查詢和使用。

4 結(jié)語(yǔ)

Ka 頻段衛(wèi)星終端無(wú)線電監(jiān)測(cè)工作對(duì)于保障衛(wèi)星通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性具有重要意義。當(dāng)前，隨著5G 技術(shù)的不斷推廣和衛(wèi)星通信市場(chǎng)的擴(kuò)大，Ka 頻段衛(wèi)星終端的應(yīng)用前景更加廣闊。未來(lái)，隨著用戶對(duì)高速通信需求的不斷增長(zhǎng)和衛(wèi)星通信技術(shù)的不斷發(fā)展，Ka 頻段衛(wèi)星終端的規(guī)模和復(fù)雜性可能進(jìn)一步增加。因此，開(kāi)展Ka 頻段衛(wèi)星終端無(wú)線電監(jiān)測(cè)工作，不僅是當(dāng)前需要，也是未來(lái)的需要。