摘要：无线电信号仿真发射，在无线电频谱科学管理中具有广泛应用，是加强无线电安全技术保障的重 要手段。基于软件无线电（SDR）技术实现的无线电信号仿真发射，具有准确灵活、便捷多样等特点，可用 于无线电重要活动保障及技术演练。 

关键词： 仿真发射 频谱管理 优化仿真样式 软件无线电

0  引言 

    无线电频谱是国家重要战略资源，加强无线电频谱管 理和保护的重要意义不言而喻。随着无线电技术飞速发 展，电磁空间环境日趋复杂。为了避免电磁频谱使用冲 突、防止有害干扰发生，必须采取相应的技术保障措施。 基于 SDR 技术的无线电信号仿真发射，在频谱管理中展 现出显著的技术优势和广阔的应用前景。

1  信号仿真发射技术在频谱管理中的应用 

1.1  频谱资源管理保护 

（1）非法信号警示压制 

    无线通信使用灵活，不受空间、地域限制，成为现 代通信的主要方式，深入人们工作生活的各个方面。而少 数不法分子正是看中了无线通信的优势，利用无线电收发 设备从事考试作弊等违法活动，其间必然涉及非法用频， 产生非法无线电信号。对各类非法信号进行解调解码和警 示压制，依法排查各类无线电干扰源和非法设台行为，这 是维护空中电波秩序的有效手段。 

（2）重点地区频率保护 

    在重点地区通过信号仿真发射进行无线电频率资源的 保护和管理。通过对多种常用无线电业务的信号仿真，可 提升对重点地区频率的保护能力，做好频谱资源的战略储 备，有效保护频率战略资源。 

（3）重大活动用频保障 

    在举办重大活动时，为了保证活动用频不被侵占，一 方面可通过行政手段发出通告，限制特定频率的使用范 围；另一方面，在活动前可通过技术手段，使用仿真发射 设备在活动用频信道上施放警示信号，令其相关台站停止使用，有效保障活动时的用频安全。

1.2  技术保障能力提升 

（1）监测系统性能评估 

    仿真发射技术在频谱监测和干扰识别方面也显示出 巨大潜力。通过仿真实验，可以开发出先进的信号识别 算法，提高监测系统对微弱信号和复杂干扰环境的监测 能力。此外，通过模拟真实的无线电信号，用来验证和 测试无线电监测设备的性能，包括灵敏度、选择性和动 态范围等。这种操作有助于发现设备的潜在问题，并用 于评估现有监测系统的性能，指导系统升级和优化，推 动技术改进。 

（2）干扰识别技术演练 

    在技术演练或比赛中，无线电管理工作人员需要使用 测向设备快速准确地找到仿真发射信号源。这要求他们具 备高超的技能和丰富的经验。通过这种方式，可以培养和 选拔优秀的无线电监测技术人才，同时也促进了干扰识别 和定位技术的发展。

2  理想信号仿真发射样式 

2.1  理想仿真概念 

    为满足频谱管理中应用场景的信号仿真发射效果需 求，可以引入依托理想仿真样式的概念，对仿真发射技术 提出需求，包括参数设定准确、调制灵活多样等。

 2.2  理想仿真样式 

    主要指针对特定的对象信号（需要管理的信号）和特 定的接收方式，采用的能以最小的功率达到有效管理的仿 真发射信号形式。仿真发射设备能产生这样的最佳仿真样 式信号，能以最低的功率发挥更好的管理效果。 

2.3  理想仿真构成 

（1）仿真发射信号频谱与真实信号频谱重合度有特定的要求，这种重合度对有载波的信号而言，就是频率瞄 准度。

（2）仿真发射信号的调制信号种类和频谱结构。如 调制信号种类有噪声、语音或各种可能的声响（口哨、尖 叫、鸟叫等），以及调制信号的结构。 

（3）特定的调制方式，包括调幅、调频和各类数字 信号等。 

（4）适当的调制指数。 

（5）辐射的仿真发射信号极化形式应与实际应用信 号极化匹配等。 

    因此，对仿真发射设备而言，必须能够灵活产生各种 复杂的信号形式，理论上仿真样式与实际信号样式越接 近，则对各种信号会有越好的仿真和管理效果。

3  基于 SDR 技术的无线电信号仿真发射 

    目前，为达到理想仿真样式的技术要求，在仿真发射 系统的研制过程中，通常采用基于 SDR 的数字化仿真发 射系统。 

3.1  传统仿真发射和基于 SDR 的数字化仿真发射 技术对比 

    传统的无线电信号仿真发射主要依赖于固定功能的硬 件设备，而基于 SDR 技术的新型数字化信号仿真系统具有参数准确、使用灵活、方便产生各种信号样式等优点。 见表 1。

       表 1 传统信号仿真与 SDR 技术仿真主要对比表

3.2  采用 SDR 技术的数字化信号的生成过程 SDR 技术是利用数字信号处理和计算机技术来实现 无线通信的一种技术，其信号的生成原理是基于数字信号 处理和计算机技术，通过软件算法对信号进行处理和生 成，最终通过硬件设备输出信号。 

（1）通过数字信号源仿真出各种类型的信号 

    首先需要确定信号的类型和参数，例如信号的频率、 波形、调制方式等，进而通过软件算法生成不同类型的信 号。当使用 SDR 技术进行信号仿真时，可以针对不同类 型信号（如正弦信号、脉冲信号、调制信号、数字信号、 混合信号等）应用不同的仿真技术方法，结合软件算法和 硬件设备实现信号的生成和处理。这些仿真技术方法在通 信系统、雷达系统、测量和检测领域等各种应用中起着至 关重要的作用，为无线电技术工程师和相关研究人员提供 了丰富的实验和仿真平台。 

（2）使用数字调制器将基带信号调制为带通信号 

    在 SDR 技术中，通常采用软件算法模拟调制器的功 能。主要用于将基带信号调制成适合在空中传输的带通信 号。不同调制方式（如调幅、调频、调相、数字调制等） 有不同的实现方法。 实际实现时，可以使用 MATLAB、GNU Radio 等 开源工具，或是利用编程语言如 Python、C++ 等结合相 关库来实现调制器功能。通过设计合适的算法和技术方 法，实现各种调制方式的仿真，并通过 SDR 硬件设备输 出到无线发射机进行传输。 需要注意的是，在设计调制器时，还需要考虑相关参 数的设置，如载频频率、调制指数、带宽等，以确保生成 的调制信号符合要求。结合 SDR 技术的优势，合理设计 调制器实现方式，可以灵活、高效地实现各种信号调制方 式的仿真和应用。 

（3）数字信号处理的实现和应用 

    通过数字信号处理器对信号进行滤波、混频、调制解 调等操作处理。数字信号处理器可以利用硬件实现，也可 以通过软件算法实现。 数字信号处理（DSP）指的是利用数字计算技术对连 续时间信号进行采样、量化和数字化处理的过程。在软件 定义无线电（SDR）系统中，数字信号处理在信号编解 码、调制解调、信道估计、自适应滤波、FFT 等方面发 挥着关键作用。 

（4）数字 - 模拟转换器的应用 

    数字 - 模拟转换器（DAC）将经过数字信号处理后的数字信号转换为模拟信号，以便输出到无线电发射机或 其他模拟设备中进行调制、混频、放大等进一步处理或操 作，最终实现信号的发射。DAC 的性能直接影响到系统 的传输质量和性能表现，在设计和选择时需要根据系统需 求和应用场景综合考虑其位数精度、采样速率、动态范围 等关键特点。

（5）调试和验证 

    在 SDR 系统中，生成特定类型的信号（如调制信 号）需要通过调试及验证确保信号的频率、带宽、调制 方式等参数准确。通过实际测量、频谱分析等技术手 段，验证生成信号的参数是否满足要求，并根据需要进 行调整和优化，确保在软件定义无线电系统中生成的信 号符合参数要求，满足无线电管理工作应用场景的信号 仿真发射需求。 

3.3  SDR 技术为仿真发射系统带来的优势总结 

    通过技术对比以及分析信号的生成过程，可以看出基 于 SDR 技术的信号仿真发射系统带来了多方面的优势， 这些优势主要体现在以下几个方面： 

（1）配置灵活性 

    传统的无线电系统通常依赖于固定功能的硬件，而 SDR 技术允许通过软件编程来定义和改变无线电的功能。 这意味着 SDR 可以快速适应不同的信号格式和协议，无 需更换硬件，极大地提高了系统的灵活性和可配置性。 

（2）参数准确性 

    SDR 技术能够精确控制信号的各种参数，包括频 率、幅度、相位和调制方式等。这种精确性使得 SDR 在 信号仿真发射中能够产生高度准确的信号，满足频谱管理 中对信号质量的高要求。 

（3）信号多样性 

    由于 SDR 的可编程特性，它可以生成多种类型的信 号，包括模拟信号和数字信号，以及复杂的调制信号。这 为信号仿真发射提供了广泛的选择，使得系统能够应对不 同的应用场景和需求。 

（4）成本经济性 

    虽然 SDR 系统的初始投资可能较高，但由于其硬件 的通用性和软件的可重用性，长期来看，SDR 技术可以 降低维护成本和新功能开发的成本。这种成本效益在系统 生命周期中尤为显著。 

（5）升级便捷性 

    SDR 系统的大多数问题可以通过软件修复或更新 来解决，升级可以通过更新软件来实现，而不是更换硬 件。这大大简化了系统的升级过程，同时也减少了维护 工作量。

（6）响应及时性 

    SDR 技术支持实时信号处理，能够快速响应频谱管 理的需求，及时生成和调整仿真信号，这对于动态频谱管 理尤其重要。 

4  总结与展望 

    SDR 技术为信号仿真发射系统带来了前所未有的灵 活性、精确性和经济性，极大地提升了频谱管理的效率和 效果，同时也为未来的技术发展和创新奠定了坚实的基 础。随着无线通信技术的不断进步，采用 SDR 技术的仿 真发射系统在未来的频谱管理工作中将扮演越来越重要的 角色。 

    在未来，SDR 技术的仿真发射设备将更加智能化和 自动化，能够实时响应频谱管理的需求，快速生成和调整 仿真信号，适应不断变化的无线电环境。 此外，SDR 技术的仿真发射技术还将推动频谱管理 的国际合作和标准化进程。通过共享仿真数据和经验成 果，不同国家和地区的频谱管理机构可以更好地协调频谱 使用，减少跨国界的频谱干扰，推动全球无线通信的和谐 发展。    

     总之，采用 SDR 技术的仿真发射系统将继续推动频 谱管理技术的创新和进步，为无线电管理工作提供坚实的 支撑。随着相关技术的不断成熟和应用的深入，我们有理 由相信，仿真发射技术将在未来的频谱管理工作中发挥更 加关键的作用，为构建高效、公平、安全的无线电环境作 出更大的贡献。

文  |  吉林省信息化建设促进中心  张军    国家无线电监测中心  王志欣    吉林省信息化建设促进中心  王保松

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