城市电磁环境复杂程度的评估方法与测量系统
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【摘 要】电磁环境日益复杂是一个广泛的共识，表现在背景噪声升高、干扰增多、空闲信道减少等方面，但普遍缺乏一个可以对其量化表达的评估机制和对应的测量系统。本文在军方和部分先行地区的做法的基础上，以电磁环境复杂性的要素为基础，给出了一种解决方案，在科学地表征城市电磁环境情况方面做出了尝试。
【关键词】电磁环境复杂程度 无线电监测 信道占用度 频段占用度
随着现代无线电技术的迅速发展，各种无线电新业务、新系统、以前所未有的速度迅猛增加，造成无线电电磁环境的日益复杂化，具体表现为频谱拥挤、干扰增多、本底噪声增加等等。这一趋势在城市内尤为明显，而城市的无线电通信秩序又具有特别的重要性，会对经济发展、社会秩序、人民安全等方面都产生较大的影响。因此，建立起一套能够科学地反映电磁环境复杂程度的评估体系和测量系统，有很强的现实意义。
一、电磁环境评估标准的组成要素
电磁环境的评估起源于军队的电子对抗活动，现被引申为在特定时间、空间、频段上，不同来源、功率、特征的多个电磁信号叠加效果的评估。要对这种评估建立起完备的标准，需要包含所有与电磁环境复杂性有关的要素，并且可以由现实的系统进行测量。基于特定时间、空间内对无线电的对象频域、时域、调制域的测量结果，选取了以下要素：
（一）背景噪声
背景噪声的幅度为实际电磁背景噪声的高低，一般来说，电磁环境越复杂的地区，噪声超出热噪声本底的幅度就越大，背景噪声幅度越高，体现在应用中的后果，就是同等条件下普遍性地通信效果、覆盖距离更容易恶化，因为取得较好信噪比的机会越低。
（二）信道占用度
信道占用度是指，某一给定信道在监测时间内，信号超过测量门限值的工作时间与总监测时间之比。主要反映了电磁环境在时域上受存在信号影响的程度。
（三）频段占用度
频段占用度是指，在测量频段内，被占用的信道（即信号超过测量门限值）的总数与该频段所有信道总数的比值。主要反映了电磁环境在频域上受存在信号影响的程度。
（四）不明信号率
不明信号率是测量频段内存在占用，而且在合法台站数据库中没有登记的非空闲的信道数量与该频段所有信道总数的比值。
（五）其他可选参数
视情况可以决定选择加入或不加入评价的参数。主要包括大信号率、特定业务受干扰率等等。前者反映了这些对电磁环境起重大作用的大型台站的影响。而后者则表示需要特别考虑某个重要业务时，为了凸显针对性，将其通信情况加入总体评价体系。
二、电磁环境复杂程度的评估方法
上述的评价体系必须依托于能够对电磁环境进行自动测量的监测系统。实际上，我国主要城市都已基本建立起了监测网，因此在这一领域的硬件条件已经齐备，可以24小时不停地测量频率、幅度、频道和频段占用度等参数。只需要加装以上述评价体系为标准的数据分析系统，就能够自动完成电磁环境的测量，并依此为基础形成评价报告
以图1为例，这是一个目前常见的监测网布局，各无人值守的监测站点分布在市内，以微波、3G等无线方式或ADSL等有线方式将监测数据传回数据中心和控制中心，对其实现自动化的远程遥控。