無線通信技術(shù)已成為當(dāng)今信息驅(qū)動(dòng)世界的重要組成部分。在如此依賴它的情況下，很容易忘記僅僅幾十年前頻譜環(huán)境的不同之處。這一轉(zhuǎn)變也使頻譜監(jiān)測(cè)要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了以前的標(biāo)準(zhǔn)。但是，雖然頻譜的使用繼續(xù)發(fā)展，用于監(jiān)測(cè)頻譜的設(shè)備基本上保持不變。然而，這些傳統(tǒng)的頻譜分析儀不再滿足當(dāng)今復(fù)雜、密集和多樣化環(huán)境下的監(jiān)測(cè)要求。

幸運(yùn)的是，對(duì)于用戶來說，已經(jīng)為這些新的現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)和構(gòu)建了一種新一代軟件定義的頻譜分析儀?；谙鄬?duì)較薄的軟件定義無線電(SDR)硬件設(shè)計(jì)，這些分析儀提供了更大的通用性，更好的性能，并增加了相對(duì)于傳統(tǒng)硬件，實(shí)驗(yàn)室和手持設(shè)備的能力。這使用戶有能力以更低的成本和更豐富的多功能性獲得在今天的市場(chǎng)上的替代品，而且不損害性能。

本文將解釋頻譜的使用如何發(fā)展，以及它如何影響頻譜監(jiān)測(cè)應(yīng)用？例如信號(hào)情報(bào)/電子情報(bào)（SIGINT / ELINT），技術(shù)性反監(jiān)視對(duì)策（TSCM）和管理監(jiān)控。

說明為什么傳統(tǒng)的基于硬件的頻譜分析儀不適合這種新的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用？

介紹軟件定義的頻譜分析儀如何為用戶帶來全新的變革？

展示三個(gè)常見的應(yīng)用案例，這些案例展示了利用軟件定義的無線電技術(shù)進(jìn)行頻譜監(jiān)測(cè)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。

1、無線通信的興起

在過去的幾十年里，技術(shù)以驚人的速度進(jìn)步。智能手機(jī)、平板電腦、可穿戴設(shè)備、新興的物聯(lián)網(wǎng) （物聯(lián)網(wǎng)）和其他連接設(shè)備改變了我們的工作、玩樂和交流方式。不到10年前的尖端設(shè)備現(xiàn)在被認(rèn)為是完全過時(shí)的。當(dāng)然，隨著這些無線設(shè)備的不斷發(fā)展和普及，有必要應(yīng)對(duì)頻譜監(jiān)測(cè)的要求。

Cisco公司最近的一份報(bào)告強(qiáng)調(diào)了這一新的現(xiàn)實(shí)情況。2015年，全世界估計(jì)有163億個(gè)連接設(shè)備。隨著物聯(lián)網(wǎng)和其他技術(shù)的進(jìn)步越來越廣泛，這一數(shù)字將繼續(xù)迅速增加。同一份報(bào)告預(yù)計(jì)至少會(huì)有2020年有262億個(gè)連接設(shè)備，每個(gè)設(shè)備都利用日益擁擠的頻譜。

不僅有更多的設(shè)備，而且這些設(shè)備現(xiàn)在也發(fā)送和接收更多的信號(hào)。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的iPhone7 可以檢測(cè)和傳輸多達(dá)9種不同類型的信號(hào)，從4G/LTE到藍(lán)牙和GPS。 這只是一個(gè)開始，因?yàn)檠芯咳藛T正在繼續(xù)推動(dòng)高頻和寬帶信號(hào)的邊界，以供商業(yè)用途。最近的5G實(shí)驗(yàn)已經(jīng)測(cè)試了24、28、32和42 GHz頻段的生存能力，遠(yuǎn)高于2020年使用的傳統(tǒng)6 GHz范圍。

所有這些進(jìn)步導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)通過固定或移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸。IBM估計(jì)，我們已經(jīng)每天創(chuàng)造了超過 2.5艾個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，即25億萬字節(jié)的數(shù)據(jù)。這也越來越多地推動(dòng)了對(duì)無線流量的需求，如視頻流或游戲，或需要高速和低延遲的關(guān)鍵任務(wù)數(shù)據(jù)。這些要求進(jìn)一步推動(dòng)了對(duì)新的無線標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)的需求，這些標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)可以滿足最終用戶的需求。

重要的是，對(duì)于SIGINT/ELINT、TSCM和監(jiān)管機(jī)構(gòu)的頻譜監(jiān)測(cè)用戶來說，這種多樣化的信號(hào)環(huán)境繼續(xù)以快速的速度發(fā)展。試回想僅僅幾十年前的頻譜監(jiān)測(cè)和今天的需求之間的差異。

隨著無線環(huán)境和依賴它的設(shè)備的變化如此之多，為什么監(jiān)控設(shè)備看起來仍然與它以前所做的幾乎相同？為什么當(dāng)需求發(fā)生如此巨大的變化時(shí)，監(jiān)控用戶仍然在笨重的臺(tái)式機(jī)上閑逛，或者與動(dòng)力不足的手持分析儀妥協(xié)？最重要的是，是否有一個(gè)可行的替代方案不犧牲性能或能力？

2、為什么傳統(tǒng)的頻譜分析儀不足以適用？

在這種情況下，傳統(tǒng)的基于硬件的頻譜分析儀，實(shí)驗(yàn)室和臺(tái)式機(jī)設(shè)備，仍然被認(rèn)為是頻譜監(jiān)測(cè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。然而，隨著世界圍繞這些設(shè)備發(fā)展，這種設(shè)備的可行性和有用性僅限于少數(shù)幾種情況。

要了解為什么會(huì)發(fā)生這種情況，重要的是要記住基于硬件的分析儀從來沒有專門為頻譜監(jiān)測(cè)而設(shè)計(jì)。相反，它們?cè)谘芯繉?shí)驗(yàn)室中用于研究特定的感興趣信號(hào)。它們很少需要移動(dòng)，研究人員將使用它們對(duì)特定波形進(jìn)行深入分析。結(jié)果，它們具有廣泛的硬件功能，并內(nèi)置了處理，顯示和撥盤。這使它們體積龐大，不適應(yīng)且昂貴，通常每個(gè)設(shè)備成本高達(dá)10萬美元以上。

盡管它們并未針對(duì)監(jiān)管進(jìn)行優(yōu)化，但它們一度是可用的最佳選擇。通過提供比其他可用設(shè)備更高的頻率和帶寬性能，它們可以滿足當(dāng)今基本的集中監(jiān)管要求。但是隨著監(jiān)管的發(fā)展，傳統(tǒng)臺(tái)式儀器的限制變得更加明顯。

由于沒有合理的方式升級(jí)設(shè)備，用戶只能使用可用的硬件組件的功能。而且由于它們是如此昂貴，因此更換它們的想法是一個(gè)冒險(xiǎn)的決定。另外，用戶對(duì)它們很熟悉并且感到滿意。結(jié)果，他們只是習(xí)慣了這些限制，接受了它們，并認(rèn)為沒有更好的方法。

傳統(tǒng)頻譜分析儀在頻譜監(jiān)測(cè)應(yīng)用中的使用已達(dá)到一個(gè)極點(diǎn)，因?yàn)榕c此設(shè)備相關(guān)的局限性限制了它們的實(shí)用性。那么，存在哪些替代方案？與當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)相比，它們具有哪些優(yōu)勢(shì)？