[实用新型]一种基于IQ数据的无线电信号监测分析系统

说明书

技术领域

本实用新型属于无线电监测领域和测试测量技术领域中的无线电信号分析处理和数据采集技术领域，具体涉及一种基于IQ数据的无线电信号监测分析记录系统。

背景技术

无线电频谱是不可再生的重要国家资源，为合理有效地使用无线电频谱资源，无线电监管部门需要监测和分析无线电信号的实际情况，确保空中电波秩序和频谱利用率，因此具备无线电信号监测、分析和记录功能的系统是必不可少的无线电监管技术设施。

在无线电信号监测和分析领域，现阶段常用的监测和分析方法为，使用外部接口控制接收机或频谱仪进行频段扫描或中频分析，无线电信号经接收机的中频数字信号处理后，输出某频率在特定FFT带宽内的频率数值和电平值，测量时间为计算机当前时间。根据频率、电平值和测量时间，可开展频谱分析、频率和频段时间占用度分析等业务工作。在信号解调方面，现阶段通常根据数字接收机内置的解调类型，在中频分析或固定频率测量功能中，输出信号解调内容。在信号分析处理方面，由于受到设备成本和处理能力的限制，数字接收机在对模拟中频信号的数模转换后，使用了固定了数字信号处理方式，因此只能提供给使用者有限的信号处理分析功能，例如无法调整模数转换参数、无法调整FFT点数、无法改变IQ数据输出带宽、无法增加信号解调类型等。传统接收机件结构如图1所示，包括射频变频模块1、基本信号处理单元2和无线电信号输入端3。此种监测技术体系，只能提供信号的频谱、时间、幅度和特定解调信息，存储这些信息无法还原无线电信号的全部特征值，无法实现信号的分析、解调解码和识别的监管需求。再者，由于系统内固化了数字信号处理方式，相关信号监测分析业务被局限在特定的FFT带宽内，无法充分发挥接收机的前端射频性能和模拟带宽，降低了监测的效率和实时性。

发明内容

鉴于传统无线电信号监测分析系统的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种基于IQ数据的无线电信号监测分析记录系统。所述装置在已有接收机和计算机投资的基础上，通过中频数字化设备采集并数字化接收机输出的模拟中频信号，将其转换为IQ数据，在通过增加IQ记录设备和时间同步设备，对无线电信号全部特征进行实时记录。再通过FPGA或其它硬件功能模块，根据实际需求开展数字信号处理，可实现如下信号监测和分析功能：

1.信号频谱分析。根据信号特征调整数字信号处理参数，实现信号频率、带宽、调制等参数的分析和测量。

2.频段和频率时间占用度分析。通过设置特定的驻留时间，使用已有接收机前端模拟带宽采集信号，使用时间同步设备添加时间戳，使用IQ记录设备实时记录特定频段在特定驻留时间的IQ数据。完成需求时间的测量后，使用客制化的功能模块可在任意FFT带宽和数字信号处理方式下，测算频段和频率时间占用度，大幅减小回扫时间，提高测量准确性。

3.信号识别和解调解码功能。可在已记录的IQ数据中，对任意时间的任意信号进行识别和解调解码，由于直接采集了接收机的模拟中频信号，使得IQ数据的信号带宽大幅增加，可覆盖大部分数字调制信号的分析带宽。

4.信号TDOA定位。由于通过时间同步设备对IQ数据添加了时间戳，可使用短时傅里叶变换算法处理不同固定监测分站接收机获得的IQ数据，并通过手动操作确定各固定监测站收到某信号的精确时间，从而实现对所记录信号的达到时间差定位。

因此，本实用新型可在现有监测技术设施的基础上，实现对所监测无线电信号信息的全方位存储，并实现对信号信息的挖掘、处理和分析，解决了传统监测系统的诸多不足。

本实用新型在现有的接收机系统中增加中频数字化设备、数据库和高级信号处理分析模块，实现IQ数据的捕获和记录，并且基于记录的IQ数据实现上述功能。

本实用新型提出的基于IQ数据的无线电信号监测分析记录系统，包括射频变频模块1、基本信号处理单元2、无线电信号输入端3、中频信号输出端4、中频数字化设备5、数据库模块6和高级信号处理模块7，射频变频模块1的一端连接无线电信号输入端3，射频变频模块1的另一端通过中频信号输出端4连接基本信号处理单元2；中频信号输出端4和中频数字化设备5的信号输入端相连，中频数字化设备5的IQ信号输出端连接数据库模块6的输入端，所述数据库6的输出端连接高级信号处理模块7，中频数字化设备5将采集到的IQ信号直接存入数据库6中，高级信号处理模块7从数据库模块6中读取IQ信号，进行定制化的数据分析和信息挖掘。