先进的信号侦测定位技术

1. 先进的信号侦测定位技术 安捷伦中国科技有限公司 罗 健 RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305

2. 内容 • 无线技术发展趋势及频谱监测面临的挑战 • RF sensor (射频接收器）的概念及采用的先进技术 • N6820E(黑鸟）系统最新应用 RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305

3. 无线技术的发展趋势 频率和带宽的增加 信号复杂程度的增加 10110101… 1110101… 发射机数量的增加 信息传递依赖无线技术需求的增加 0100101… Creating Sensor Networks with the N6841A S800 Module 305

4. 频谱监测面临的挑战 WiFi PTT-FM 由于带宽增加导致噪声功率增加、信号谱密度下降 路径损耗随频率的增加而增大 3 km Frequency:Bandwidth: 400 MHz20 kHz 3 GHz20 kHz 3 GHz20 MHz 无线通信技术发展趋势 Blue > 80%Red < 30% RF Sensors Agilent Restricted

5. 信道（窄带）监测技术 Process I/O

6. Collection Rx #1 Process Process Process Collection Rx #2 Process Search Collection Rx #3 频谱（宽带）监测技术

7. 持续时间短的信号监测 RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305

8. 内容 • 无线技术发展趋势及频谱监测面临的挑战 • RF sensor (射频接收器）的概念及采用的先进技术 • N6820E(黑鸟）系统最新应用 RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305

9. RF Sensors（射频接收器）及Sensor(接收器)网络 在军用和民用领域，越来越多的采用网络或多个接收器的方案对无线信号进行监测. RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305

10. RF Sensor RF Sensor RF Sensor RF Sensor GPS GPS GPS GPS RF Sensor的概念 Location 1 (Existing) Surveillance or DF System Location 3 (Mobile) Host Server Ops WkStn User Intranet High Speed Wireless VPN/Firewall VPN/Firewall Remote Client Location ‘n’ Location 2 RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305

11. AgilentN6841A - “装在罐头里的矢量信号分析仪” • 可编程的软件定义无线电技术 • 可切换的双路 RF输入 • 频率覆盖范围20 MHz – 6 GHz • 20 MHz 中频带宽 • 100BT 网络接口 • 内置GPS接收机和时间同步技术 • 天线直联方式减小RF电缆损耗 尺寸小，易于展开组网 RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305

12. N6841A Internals PMC Processor Board Digital Board RF Board GPS Board GPS Input RF Antenna Inputs LAN/Power RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305

13. 易于安装 传统的方法： 装在机柜里 RF sensor: 直接安装于楼顶 RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305

14. 宽带调制信号功率的测量 RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305

15. Sensor-4 Sensor-5 Sensor-2 采用相关技术增强信号的截获能力 GSM Transmitter GSM发射机接近5号sensor远离2号和4号sensor RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305

16. 采用相关技术增强信号的截获能力 Spectrum 5 在5号sensor的频谱上可以看到有信号，而2号和4号则没有信号. 通过相关检测可以明显看到信号，同时也可以看出离5号最近，离2号和4号则较远. xCorr 2-5 Spectrum 2 Spectrum 4 xCorr 2-4 RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305

17. 相关检测实例 • 两次测量– 四个 Sensors, 32k次采样 • 第一次测量: 发射机开 • 第二次测量: 发射机关 非相关检测相关检测 很难检测到接近噪底的信号 容易检测到接近噪底的信号 RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305

18. R1 R2 R3 射频信号定位技术 • 定向(DF) • 先进最成熟的技术 • 测量信号到达的角度 • 形成波束 • 两个或多个定向系统交汇成发射区域 • 时差定位(TDOA) • 测量信号到达多个接收机的时间差 • 3个或多个接收机形成发射区域 • 适用于宽带和时分突发信号定位 RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305

19. 带宽对分辨率的影响 FrequencyDomain TimeDomain GSM NBFM CDMA RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305

20. Sensor 1 | Sensor 3 Sensor 2 | Sensor 3 Sensor 1 | Sensor 2 时差定位（TDOA） TDOA is determined by observing the positions of the peaks in the cross correlations between pairings of sensors. For three sensors, there are three pairings and so three cross correlations. In this example, the peak in the yellow trace is ~25 usec to the right, which from the trace labeling indicates that the signal arrived ~25 usec earlier at Sensor 3 than it did at Sensor 1. The green trace is slightly to the right of center indicating that the signal source is slightly closer to Sensor 2 than it is to Sensor 1. RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305

21. 一个sensor的覆盖区域? • 影响覆盖区域的因素: • 接收机灵敏度 • 天线增益 • 信号参数 (频率、功率、带宽等） • RF信道 Lossfree space = 32.44 + 20 log (fc) + 20 log (d) 空间损耗并不都一样 东京不是纽约，伦敦不是北京 RF 信道影响方案设计 RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305

22. 信号带宽对覆盖区域的影响 10 kHz 1 MHz 919 MHz, +40 dBm RX antenna @ 35 meters, -150 dBm/Hz +5 dB SNR 200 kHz 2 MHz RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305

23. Agilent 规划工具 发射机特性 Sensor特性 选择激励 信道模型 RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305

24. 第一种应用模式N6841A 加N6820E 监测软件 • 主要特点 • 通用的扫描方式 • 多种能量检测方法 • 报警 • 调制识别 • 高速高分辨率搜索 • 信号记录 • 能量历史 • 详细的信号参数 • 多种监测工具 • 同步扫描 • 网络特性 RF Sensors Agilent Restricted

25. 第二种应用模式安捷伦公司提供的专用监测软件第二种应用模式安捷伦公司提供的专用监测软件 N6860A Starter Pack System Software RF Sensor Starter Pack: <$50k N6851A N6841A Server IncludesSpectrum Monitoring AND Sensor System Design Software! N6820E Link Connectivity Software Planning N68504A I&M Agilent RF Sensor Network Solutions Client Software N6852A TDOA Geolocation Sensor Application N6853A Expandable! Add up to 8 more sensors! RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305 RF Sensors Agilent Restricted Page 25 Nov 2007

26. SMS 和 SMT用于扩展Sensor网络 PC PC Surveyor 3rd Party App Surveyor API API SMS API N6841ASensor N6841ASensor N6841ASensor RF Sensors Agilent Restricted

27. 第三种应用模式系统集成商定制的监测软件 • 主要特点： • ITU参数测量 • 日常监测报表(如月报) • IQ 数据流200 kHz • IQ 数据块20MHz • Sensor管理能力 • 扩展应用(解调) RF Sensors Agilent Restricted

28. 内容 • 无线技术发展趋势及频谱监测面临的挑战 • RF sensor (射频接收器）的概念及采用的先进技术 • N6820E(黑鸟）系统最新应用 RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305

29. 重大事件保障与突发事件应急 N6820E Agilent Restricted

30. 卫星监测的应用 N6820E Agilent Restricted

31. 短波段的监测应用 N6820E Agilent Restricted

32. 短波段的监测应用 N6820E Agilent Restricted

33. 长时间记录选件---- WRP 5.12 TB, 1U Disk Array 16 TB, 2U Disk Array SND RF Surveillance Systems Agilent Restricted

34. 长时间回放选件---- WRP SND RF Surveillance Systems Agilent Restricted

35. 认知无线电算法开发与测试环境 SystemVue Math Algorithm Development N6841A Field Sensors Download & Capture Signals To/From Test Equipment Detect Whitespace & Determine WiMAX Link Parameters Setup WiMAX™ or LTE Link Simulate Link Performance

36. Thank You RF Sensor Network Fundamentals S800 Module 305