频谱价值 篇1
关键词：频谱心电图,诊断,指标价值
频谱心电图 (frequency spectrum ECG, FS-ECG) 是将心电信息由常规的时间信号, 采用FFT技术转换成频率数据进行分析的一种检查方法, 也即常规心电图的功率谱上0.2～25Hz的频率。它包括单导联心电信号的自功率谱和相关函数, 以及两个导联信号之间关系的互相关函数, 类比工程特性的脉冲响应和传递函数, 并给出心电信号频域特征图—FCG。特点是信息量大、敏感性高、多参量、多指标、动态相关;能检测出ECG不能反映的变化, 突破了时间域的分析概念, 是诊断冠状动脉供血不足和检测心脏功能的又一种简便手段。
1 波形采集
用心电工作站点击FCG, 采集Ⅱ、V5导联波形30s。
2 函数图名称
GXX (V5导自功率谱) ;GYY (Ⅱ导自功率谱) ;QXY (传递函数相频) ;HXY (传递函数副频) ;RY (相干函数) ;PIH (脉冲响应) ;VXX (V5导自相关函数) ;VYY (Ⅱ导自相关函数) ;VXY (V5-Ⅱ互相关函数) 。
3 记分标准
①1∶2基-谐比异常, 赋值分5分;②BG1～4峰值超限, 赋值分GXX 5分, GYY 2分;③IN基波低, 赋值分5分;④N3-4峰值低, 赋值分5分;⑤TU谱峰多、颤动、赋值分GXX 5分, GYY 2分;⑥5～10高次谐波多, 赋值分GXX 5分, GYY 2分 (以上6项在GXX、GYY函数图计算, 且分别计算) ;⑦7D相移超限, 赋值分5分;⑧W波折过多, 赋值分5分;⑨D+W相移超限加波折过多, 赋值分5分 (以上3项在QXY、HXY函数图计算) ;⑩CP基波相干异常, 赋值分2分; (11) CT传递频副极大值异常, 赋值分2分; (12) CB1相干高频波动, 赋值分5分, 上3项在RF函数图计算; (13) PV主峰倒置赋值分5分; (14) MI多峰, 赋值分2分; (15) M2M型峰, 赋值分3分; (16) M3主峰平顶, 赋值分3分 (上4项在PIH函数图计算) ; (17) RV R1倒向, 赋值分5分; (18) RD RI偏移, 赋值分5分; (19) RF、RT段平坦, 赋值分5分; (20) NWR1出现负波, 赋值分5分; (以上4项在VXY函数计算) ; (21) RHR1过高, 赋值分5分; (22) RL R1过低, 赋值分5分; (23) FPX RX平坦, 赋值分2分; (24) FPYRY平坦, 赋值分2分; (25) TVX反向峰 (VXY上现出) , 赋值分5分; (26) TVY反向峰 (VYY上出现) 赋值分5分 (以上6项在VXX、VYY函数图计算) 。
上述各值分不同权重计分, 相加为总值, 然后分级, 根据级数判定结果。分级标准如下:总值≤5 (5级) 、6≤总值≤7 (6级) ;8≤总值≤15 (7级) ;16≤总值≤24 (8级) ;25≤总值≤30 (9级) ;31≤总值≤35 (10级) 。
根据分级结果, 给予诊断意见:15级以下为FCG正常;26级为可疑FCG;37级以下为异常。
4 阳性指标及意义
在功率谱和频谱图上可寻找到一些阳性指标, 对判断心脏功能和疾病有一定价值, 结合计分诊断为临床提供更有价值的参考意见:①HALF指标:与心脏泵血功能有关, 阳性代表功能降低;②U指标阳性:代表心律不齐;③N指标: 阳性为心肌缺血; ④A指标:临床意义为高血压, 心脏肥大;⑤As指标:心率变异性差; ⑥f指标: 心肌缺血, 心脏转为电轴偏移; (7) M指标:传导阻滞; (8) RSR指标:心肌缺血, 心肌梗死; (9) CSR指标:心律失常或潜在心律失常。
5结论
频谱价值 篇2
无线电频谱监测车作为移动监测设备, 可以进行灵活的频谱监测, 除完成传统移动频谱监测工作外, 还具备对空间信号的测向和联合定位功能。移动监测系统大都由配备监测和/或测向设备及天线单元的运输车辆组成, 具有手动或自动模式, 用于执行下列常规频谱监测功能:
(1) 信号技术参数测量;
(2) 信号占用测量及测向测量;
(3) 信号分析;
(4) 发射机 (包括产生干扰的不明电台和发射机) 探测和定位;
(5) 对测量和测向任务进行实时和延时安排;
(6) 向频谱监测中心远程传输移动设备采集的数据;
(7) 在国家频谱监测系统的固定和移动频谱监测设备间交换技术信息;
(8) 在途移动场强/覆盖测量。
随着用频单位用频设备的急剧增多, 频谱环境越来越复杂。尤其在边境及复杂地区, 将面临雷达、通信等各种复杂环境的信号。对移动监测设备的性能和功能提出新的要求:
(1) 复杂电磁环境的定量描述;
(2) 时短干扰信号的观察和分析 (驻留时长为微秒级别) ;
(3) 民用雷达信号参数测试;
(4) 跳频信号观测和分析;
(5) 脉冲信号分析;
(6) 同频信号观测。
接收机和频谱仪是监测车的必要设备, 采用泰克实时频谱仪应对复杂电磁环境下的信号监测和分析可以解决许多面临的新问题。
2 泰克实时频谱侦测系统特点
移动监测车实时频谱侦测系统采用泰克科技 (中国) 有限公司RTSA系列实时频谱分析仪 (简称RTSA) 为硬件平台, 将其先进的宽带实时频谱、DPX数字荧光等技术 (简称DPX) 应用到日常监测工作中, 为监测3G、民用雷达、跳频及其他数字捷变信号提供了有效手段。
该系统是满足现代无线电监测使用需求的高性能无线电监测系统, 使单台仪表能完成无线电信号监测、管理及干扰分析等任务, 形成独立的无线电监测管理系统, 提高无线电监测工作效率。
2.1 实时观测技术
RTSA专利的DPX技术, 使频谱刷新能力提高到最高的29万次/s, 对于驻留时间超过5μs左右的信号可达100%侦听概率 (POI) 。相比采用传统技术的接收机在达到100%侦听概率时, 通常要求信号驻留时间超过20 ms。图1为WLAN信号的实时通信情况。
DPX显示出两层信号包络。根据测试示意图可以看出, 上方包络为PC至通信节点的上行通信, 下方包络为通信节点至PC的下行通信。而传统技术只能不完全显示WLAN信号的间断通信, 而且无法区分相应信号的上、下行信道。
2.2 实时捕获技术
RTSA能够根据功率和频率参数信息设定任意形状的“模板”触发信号, 这一功能称作频率模板触发或FMT功能。FMT根据频域中的特定事件触发采集信号可以设定预触发值 (对被测信号在存储时间上进行分配) , 并可按照信号进模板触发、信号出模板触发等多种逻辑关系对信号进行有效触发。图2为侦测系统结合频率数据信息自动画出背景模板, 并自动在非法信号出现的瞬间捕获该信号。
3 泰克实时频谱仪用于移动监测的独特功能
泰克实时频谱仪以其独特特点可实现对同频信号、时短信号及跳频和脉冲信号的观测和分析, 并能对复杂电磁环境进行定量描述。
3.1 同频干扰观测和分析
DPX技术使用色温显示信号出现的不同概率, 可以在一定条件下实时观测同频 (或同一频段内) 多个信号的同时工作情况。图3为DPX显示和传统显示方式的对比。该测试是手机屏蔽器对GSM 1 800 MHz基站下行信号实施干扰的实况。DPX同时显示出干扰机大信号和GSM基站下行信号并区分明显, 而传统技术由于功率累加原理只能大致显示出功率较高的干扰机信号包络。
3.2 时短信号观测 (微秒级)
通过实时频谱观测功能 (DPX Spectrum) 显示, 可以检测和自动测量最短5.8μs的瞬态信号。专用硬件在数字化输入信号上每秒最多计算292 000个频谱, 然后作为颜色等级位图显示所有频谱, 揭示在不同时间上共享相同频率的较强信号下面的低幅信号。
DPX最小的观察信号周期时间长度计算公式如下:
最小信号周期=窗口大小 (pts) ×当前采样率+处理时间 (FFT点数) / (处理的时钟周期) ,
式中:
当span是110 MHz、RBW为auto时, 窗口大小=338点;
当前采样率 (Hz) = (span (Hz) ×FFT点数) /801=110×106× (1 024/801) =140.7 Msamples/sec=7.109 nsec/sample;
点数为1 024;
处理时钟300 MHz;
则有:
最小信号周期=338×7.109+1 024/ (3×108) =2.4+3.4=5.8μs。
借助DPX显示技术, 不仅可以保证发现信号, 还可以生动描述信号特性, 并用色温方式表示信号出现的频度。如图4所示, DPX频谱图中红色固定信号显示的是GSM信号, 蓝色大信号是GSM干扰机信号, 另外还有一个较低功率的CW信号, 2个信号同时存在, 而且2个信号功率是相加的, 传统频谱仪无法轻松发现干扰机下面的GSM手机信号。
3.3 复杂电磁环境定量描述
频域测量的目的是了解一个频域内辐射源的多少和密集程度。从测量方法看, 可通过频谱仪或接收机进行长时间的监测积累, 把一段时间内的频谱进行分类统计和记录。
由于复杂电磁环境的实时变化, 使得对于频域参数的测量需要进行实时观测和统计, 这需要实时频谱观测技术进行频域参数的测量。尤其对于频谱重合度, 如果多个信号的频谱有重叠, 传统频谱仪只能利用包络测量知道有无频谱, 无法对同频信号和多个信号进行统计分析。
实时信号分析仪的DPX Spectrum及实时频谱概率密度统计功能 (Density) 可以实现频谱的实时观测和实时统计, 从而完成频谱占用度和频谱重合度的测量, 而且每次测量最快可以在50 ms内进行统计测量, 每50 ms内汇集14 600个频谱, 每秒可以汇集292 000个频谱的数据, 并进行统计。实时信号分析仪以其独特的硬件构架实现了跳频信号的实时监测。其信号处理采用并行处理方式, 可以把信号的频谱显示处理和信号的捕获、分析处理分成2条线路并行同时处理, 频谱显示处理采用专用的FPGA, 运行FFT的速度极快, 且不会因存贮到内存而使处理的数据流间断。2条处理链路相互配合, 再配合独有的荧光处理显示技术, 完成DPX实时频谱监测功能。用图5所示的跳频信号进行实测, 被测信号以203 hops/s的跳频信号在3个频率点、在10 M的范围内进行连续跳频, 每个固定跳频点上出现信号的概率约为30% (因为还存在频率切换时间, 频率切换也需占用一定时间) 。可以在实时频谱仪上直接测量得到该信号在1 s时间内在2.445 3 GHz的频率上的频率占用度, 即图5中显示的30.131%。
以图5为例, 屏幕上显示的DPX频谱是201×801的一个数据矩阵, 每个点存贮的值就是该点出现的信号占用度。显示的30.131%是指该频率点在1 s时间内有30.131%的时间被占用。该数据矩阵可以用最短50 ms的时间作为统计时间段, 最长可以到无限长时间。这个数据矩阵用以判断频谱占用度非常合适, 而且可通过LAN传输出来, 获取DPX 201×801点矩阵数据, 并通过DLL加速数据传输速度, 完成实时数据传输。
频谱价值 篇3
目前，我国移动业正在快速的发展，资料显示我国已规划的移动通信资源已经高达687MHz，移动、联通和电信三大运营商所占比例巨大，大部分已经开发。但移动通信设备的运行过程中依然要受到外界环境、噪音等影响，出现信道衰落等现象。为了提高移动通信效率，降低影响因素，应开发移动通信的频谱价值，为用户提供更优质的服务。依据现阶段移动通信的发展现状以及频谱重耕的作用，我们将其价值及应用分析如下。
一、无线频谱重耕的价值
无线频谱主要用于移动通信的网络覆盖，为不可再生资源。无线频谱的应用影响移动网络的覆盖质量，具有较高的价值。无线频谱的另一个价值就是减少了基站建设和天线的运用，降低了通信成本。无线频谱技术的核心为MIMO技术，在我国大城市中已经大量使用。频谱重耕主要是指将原有的GSM网络关闭，并转向WCDMA网络模式，也就是我们熟知的2G网转化为3G网。频谱重耕大大提高了资源的利用率，提高了信息的传输效率，目前我国已经大范围的实现了3G网覆盖，并且逐渐转向4G网络覆盖，进一步扩展频谱重耕。随着频谱重耕的进行，网络覆盖更加完善，能够满足我国人口密集的特点，充分利用2G网络覆盖，并且通过频谱重耕的方式将其转化为低频段网络，将有助于我国移动通信业的发展。
二、频谱重耕的实施策略
频谱重耕对我国移动通信业的发展具有积极作用，也能够满足客户的需求和经济发展的目的，因此改造网络制式，利用科技手段，完成频谱重耕是当下必然的选择。
1、多网协同。多网协同有助于相互促进，提高网络运行效率，适合我国国情。我国最早提出四网协同战略，也就是将无线网络、2G网、3G网和4G网联合使用，逐步实现网络迁移。另外，我国移动通信网络在未来一段时间内的发展还要注重国际漫游业务的`开展，重点研究和建设LTE-FDD网络。不可否认，不同制式的网络在很长时间内将共存，资源的融合有助于满足更多用户的需求。其中，LTE-FDD与TDD的融合将推进移动宽带容量与速率。多网协同下的网络迁移也将成为长期的战略目标。在这一过程中，还需要注意频谱的正确分配，要根据地域特征、需求进行调整。引导用户平稳的进行迁移和替换，确保资源的有效利用，同时也确保不同网络系统之间的互操作干扰降低，提高移动通信的质量。
2、部署VoLTE业务。LTE技术已经呈现出落后性，单纯的IP系统无法满足未来网络通信的快速发展，移动通信已经改造并形成了以2G/3G网为主的链路，部署VoLTE业务，拓展移动通信使用范围具有必要性。三大运营商已经着手解决这一问题，并且将实现LTE的商用化，增加了语音、视频等多项功能。VoLTE业务不在依赖2G和3G网络，这种方式与2G网和3G网同时使用，有效的利用了频谱资源。实现了2G网和3G网的频谱重耕。VoLTE业务的部署一定程度上减少了网络铺张，降低了移动通信成本。开展VoLTE业务还能够使通信业务得到延伸，出现多种不同的语音模式。可见，VoLTE业务的开展具有必要性，首先将VoLTE商用化的国家是韩国，随后日本和美国也逐渐实现了VoLTE的商用化。我国开始承认这一模式的重要性，并且在实现了VoLTE的商用化，拓展了移动通信业务，促进了移动通信业的发展。
3、终端多模多频技术。LTE时代的特点在于频谱杂乱，分配不均，并且通信制式得不到统一和相互配合，国际漫游无法实现。为了改善这一问题，我国实施了通信频谱的重耕，提出了相关的概念和实施方案。并且在20全面实现了LTE向VoLTE转变，实现了多网协同，充分利用了资源。我国初步提出的是LTE终端采购的五模十频模式，五模十频支持多个制式和频段的多模式共同运行，但是这一问题依然处于研究之中，双卡双待解决了多模多频共同使用的问题，但依然需要改善芯片。目前市场上的手机多达到了3G水平，这一代表着我国3G网的普及，并且将朝着4G方向发展。，随着28nm的LTE芯片取得突破，相关问题得到了更好的解决，多网系统模式和频谱重耕都是我国移动通信发展中不可缺失的策略，具有重要的价值。
三、总结
我国移动互联网和移动通信业都在快速的发展，三大运营商开发并利用了频谱资源为使用者提供了方便。但是随着通信业的发展和使用者需求的提高，移动通信面临资源枯竭的问题，频谱资源属于一次性资源，如何开发并确保其可持续利用就成为移动通信业的主要任务。就我国国情而言，研发低频率的频谱资源是解决问题的主要途径。频谱重耕将2G网转变为3G网络，提高了资源的利用率，其使用具有积极意义。在未来一段时间内，要求我国相关人员要承认移动通信频谱重耕的价值，并对其进行深入的研究与开发。
参考文献:
[1]朱东照.移动宽带的协同发展[J].移动通信，(15).
浅谈电磁频谱管理 篇4
关键词：频谱管理,电磁环境,长期预报,实时探测
未来高技术条件下的战争是多维一体的、立体的信息化战争，敌我双方将在指挥控制、情报侦察、无线通信、雷达导航、精确制导、遥测遥控等领域中使用大量的电子装备，因此对频谱的依赖性越来越强，电磁频谱在战场上的作用更加举足轻重。无线电通信装备和电子设备的不断增加，对频率的需求迅速增长，频率资源越来越紧张，必须对电磁频谱采取有效管理，否则将导致可用频率的严重匮乏。
1 电磁频谱管理的重要性
1.1 保障通信系统总体性能的发挥
电磁频谱是有限的自然和军事资源，更是不可或缺的战略资源，是战场信息的主要载体。特别是短波频谱资源因其具有不易“摧毁”的“中继系统”——电离层而具有很高的军事价值。最有效地使用有限的频谱资源是频谱管理的重要内容之一，没有频谱管理，就谈不上对有限频谱资源的合理有效使用。在战时如果缺乏强有力的频谱管理，就不可能保证诸多类型的通信系统总体性能的发挥和提高。
1.2 确保电子设备系统可靠有序工作
未来高技术条件下的战争是多维一体的、立体的、信息化战争，战争成败的关键在于取得对信息资源的控制权，形成压倒对手的信息优势，同时将信息优势转化为战术优势，提高部队战斗力和生存能力。战场电磁环境异常复杂，电磁信号将非常密集。军用无线电设备一般发射功率大，接收灵敏度高，如果频谱管理不当，容易产生相互干扰。连同敌方电磁辐射源再加上周围环境噪声和电气干扰，战场电磁环境十分拥挤。战争中，指挥控制系统、情报侦察系统、通信系统、电子战系统等电子设备在战场上的广泛应用，使信息的获取、控制和利用都将与争夺电磁频谱的使用和控制紧密相关，频谱管理的能力就成为指控系统稳定运行的关键，直接影响到作战的成败。
1.3 是取得战场制电磁频谱权的前提
取得制电磁频谱权是开展信息战的前提, 是取得现代战争胜利的关键。在电磁频谱权争夺中, 战场频谱管理将发挥重要的作用。主要表现在:一是通过对电磁频谱的变化情况进行监测分析, 及时调整我方各层次通信、指挥和控制系统的使用频率, 保证通信指挥顺畅。二是通过频谱管理手段有效地监视电子战的过程与结果, 为掌握制龟磁频谱权打下基础。信息化战场的海空优势发挥完全建立在掌握电磁优势的基础上，失去制电磁权，必将失去制空权、制海权，进而失去战争的主动权。
2 电磁频谱管理的特点
电磁频谱管理的主体是无线电频谱管理。无线电频谱有其基本特点和属性，对其管理，必须依据其属性和特点，进行科学管理。
2.1 无线电频谱是特殊的自然资源
无线电频谱是一种特殊的自然资源。其特殊性主要体现在：三维性，它具有频率、空间和时间的三维性，在不同频率，或不同空间，或不同时间可以共同使用无线电频谱;有限性，对某一个频段或频率而言，它在一定区域及一定时间内是非常有限而紧张的，必须进行有序管理;共享性，它是一种共享性资源，无线电电波的传播不受行政区域的限制，若随意使用无线电频谱，可能干扰其他国家或部门对频率的使用，因此必须实施有规则的管理;非消耗又易受污染性，它可以反复利用而不被消耗，又易受自然噪声和人为噪声的干扰。
2.2 不同频段频谱的特色管理
电磁频谱又是一种看不见的无形资源，频谱管理是一种无形管理，又有诸多特殊性，因此科学有序管理尤为重要。电磁频谱是无形的，但使用频率的载体即无线电设备 (或称用频设备) 是具体的。对无线电设备及台站的射频频谱参数进行全过程管理是电磁频谱管理本质的具体表现，是由无形管理向有形管理转换的有效方式。通过对无线电设备使用频率及射频频谱参数的管理，实现在指定电磁空间内多个无线电设备使用频率的兼容共存，达到科学有序管理。
电磁频谱管理本质上是频率、空间和时间的三维管理，不同频段的电波传播规律各不相同，对频谱管理必须要依据电波传播规律和业务种类，并结合时间和空间环境等具体情况，进行综合有序管理。如对3MHz～30MHz的短波频段，主要是远距离天波传播，使用频段窄、空间隔离困难，适合安排窄频谱、低速率的无线电业务;对3 GHz～300GHz的微波频段，主要是近距离视距传播，使用频段宽、空间隔离容易，适合安排宽频谱、高速率的无线电业务。
3 短波天波通信存在的主要问题及解决的方法
短波天波通信主要是利用短波电离层反射，短波电离层反射是一种时变的色散信道。这种信道的时变性造成短波通信工作频率是不能任意选择的，为了使短波通信质量保持一定的水平，通信系统就必须做相应调整以适应电离层的变化，否则就不能建立可靠的通信。而短波信道的时变性具有一定的统计规律，人们常常采用预报的方式对电离层的某些参数进行预报，如最高可用频率预报等。频率预报对通信线路的设计提供了很有价值的参考，但是这种预报属于长期预报，其预报的结果是某一阶段的统计平均值。也就是在所谓电离层平静状态下，长期预报所确定的频率可以获得较好的通信效果，但是它表示的是平均条件下的最佳频率，并不能给出围绕均值变化的数据。而预报值与实测值在一天内有很大的误差，因此长期预报只能给通信人员在频率选择方面提供参考，很难反应出电离层信道参数的具体变化。所以使用长期预报所提供的最佳通信频率实际上起不到最佳的通信效果。而且长期预报没有考虑到多径的影响，而这种多径效应对通信的影响较大，尤其对于数据通信。
为了得到准确、实时的电离层参数，可以通过短波探测技术对信道进行实时探测，除了能得到线路实际的最高可用频率外，还可以得到信道多径传播情况和信道传输的衰减情况。通信方就可以根据这些短波信道参数，对通信频率进行质量优选，型成最佳频率。
目前，世界各国主要采用无线电探测系统对电离层进行远距离测量。探测系统主要通过发射脉冲、Chirp信号以及其它波形来测量电离层反射信号的群时延。当接收机与发射机放置在同一位置时，称为垂直探测。如果接收机与发射机分别置于几百到几千公里的探测电路两端时，则称为斜向探测。而斜向探测又分为两种：斜向脉冲法、Chirp信号法。在我国，研究的主要方向是Chirp斜向探测。
4 结语
4G商用催生频谱管理新问题 篇5
培训由国家无线电监测中心副总工程师兼频谱工程处处长黄标主讲。从4G的原理、发展4G的意义等方面介绍了4G的相关知识, 并重点分析了今后4G发展与无线电管理的关系。
黄标说, 随着移动互联网的发展和移动用户的增加, 顶层的应用和底层的智能终端的多样化催生了数据流量的膨胀式增长, 中间层的瓶颈效应——无线电频谱资源稀缺问题日益凸显。据国家无线电监测中心研究预测, 到2020年, 我国IMT (国际移动通信系统) 频谱需求量将达1240~1710MHz左右, 数据业务相比2010年将增长500~800倍, 增长率远超欧美及世界平均水平。
基于信道性能的频谱分配算法 篇6
参考文献[2]提出了颜色敏感图着色 (CSGC) 频谱分配算法, 考虑了各信道间的干扰性以及频谱效益的差异性, 使网络总效益最大化, 但是其未考虑信道性能等因素对实际应用的影响。在实际应用中, 主用户PU (Primary User) 的接入具有时变特性, 当主用户到达时, 若次用户SU (Secondary User) 没有及时撤离, 则会对主用户的通信产生干扰, 这就要求次用户进行频谱切换或中断。频繁的频谱切换会增加系统的感知时间、执行切换的次数, 也会增加次用户的等待时长, 降低系统性能[5]。参考文献[6]提出考虑了信道可用率的频谱分配算法, 但是其没有考虑到次用户传输时间对可用率的影响, 次用户所需的传输时间越长, 信道相对可用率越低;其次, 也没有考虑到信道衰落因子这个因素。信道衰落因子的大小会直接影响到信道的信噪比、检测概率[7]以及误码率, 继而影响到系统实际的效益值。综上所述, 次用户需要根据主用户的信道特性, 结合自身业务量的大小, 选择合适的信道进行传输。
本文利用ON-0FF模型对授权信道使用情况进行建模, 采用基于次用户业务时间的相对频谱利用率、信道衰落因子来衡量信道性能, 最后结合CSGC[8]算法进行频谱分配, 该算法可以在提升实际总效益的同时, 降低信道的切换概率以及误码率。
1 问题描述
如果把主用户在授权信道上的通信活动看成是ON与OFF两个状态交替出现的更新过程, 即ON-OFF模型, 假设共有M个信道, 则对于信道m (1≤m≤M) , Tmoff表示信道空闲状态的持续时间, 其服从参数为λm的负指数分布:
同理, 信道忙碌状态的持续时间Tmon服从参数为μm的负指数分布:
其状态转移图如图1所示。
若t=0时刻信道处于空闲状态, 则根据马尔科夫链以及更新公式[9]可得信道m的瞬时可用率为:
信道m的平均可用概率为:
信道平均可用概率是指频谱空穴出现、可被次用户使用的概率。参考文献[6]根据信道平均可用概率式 (4) 的大小来优化CSGC算法中的信道效益矩阵。但是, 参考文献[6]没有考虑到次用户本身的传输时间对可用概率的影响, 即没有由传输时长和频谱空穴时长综合决定次用户的信道选择。
设次用户n的业务时间为Tn, 则称次用户n在信道m上完成传输的最小概率为相对信道可用概率Pn, m:
频谱空洞时变特性对不同的次用户有差异。信道相对可用概率是指频谱空穴被某个次用户使用, 使次用户在此频带上能够完成传输的概率, 即在业务完成之前不发生切换的概率。信道相对可用概率越高, 则意味着次用户在数据传输中切换的概率越小、切换次数越少, 由此切换成本降低, 实际效益得到提高。
设本文采用BPSK调制, 则次用户n在信道m上进行传输时的误码率、实际效益、检测概率分别为:
其中, Pn, mG、hn, m分别为次用户n在信道m上的发射功率以及信道衰落因子 (信道增益) , Qn, m (·) 为泛化Q函数, λ为频谱感知判决门限。Pn, mG与次用户和主用户的相对距离有关, 这里不做讨论。
在以往的频谱分配文献中, 都没有考虑信道衰落对频谱分配的影响。从式 (6) 、 (7) 、 (8) 可以看出, BER的大小与信道衰落因子有关, 衰落越明显, 误码率越高。衰落越大, 实际效益值越低, 检测准确率越低。
因此, 在进行频谱分配的过程中, 需要考虑到相对信道利用率以及信道衰落因子这两个因素。
2 基于信道性能的CSGC算法
一般图着色模型建模如下:其中n表示次用户 (1≤n≤N) , m表示信道 (1≤m≤M) , N、M分别为认知网络中次用户数量和授权信道数量。
(1) 空闲矩阵L。L={ln, m|ln, m∈{0, 1}}N×M, 即次用户可使用的频谱矩阵。当ln, m=1时, 表示次用户n可以使用信道m, ln, m=0, 表示不可用。
(2) 效益矩阵B。B={bn, m}N×M, bn, m表示次用户n使用信道m给系统带来的效益。LB={ln, m·bn, m}, 当ln, m=0时, 表示信道不可用, 实际效益为0。
(3) 干扰矩阵C。认知用户在使用相同信道时可能会互相会产生干扰。C={cn, k, m|cn, k, m∈{0, 1}}N×N×M, cn, k, m=1表示次用户n和次用户k同时使用信道m时会产生干扰, cn, k, m=0表示不会产生干扰。
(4) 无干扰分配矩阵A。A={an, m|an, m∈{0, 1}}N×M, an, m=1表示信道m被分配给次用户n。矩阵A必须满足无干扰条件:
不同次用户在不同频带上的可用信道性能不同、衰落因子不同、理想效益不同, 因此, 在实际应用中, 要考虑各个方面因素的影响。由此提出基于信道性能的CSGC频谱分配算法。
R为实际效益矩阵, 本文将R矩阵表示成信道相对可用率Pn, m以及信道衰落因子hn, m两个因素的函数, 如式 (9) 所示:
其中, rn, m表示次用户n在信道m上获得的实际效益值, 即综合考虑了两个因素后的效益。因此, 其目标函数为:
本文采用协作式最大化总带宽 (CMSB) 准则[2], 使得节点可取得协作最大总效益, 标记为labeln*:
其中Dn, m为信道m上与用户n有干扰的用户个数,
本文所提出的基于信道性能的CSGC频谱分配算法流程如图2所示。
3 算法仿真与性能分析
本节分析比较未考虑信道性能的CMSB算法[2], 只考虑信道利用率[6]的方法和本文提出的基于多种信道性能的频谱分配算法在切换概率、误码率、实际总效益等方面的性能。
取信道数目M=10, 次用户数目N为1~10, 每个信道随机生成500组次用户到达率和离开率, 0≤λm, μm≤1, m=1, 2, …10, 次用户n (1≤n≤N) 的业务量传送时间都设为500 s。图3 (a) 、 (b) 分别给出了参考文献[2]、参考文献[6]算法以及本文算法的切换概率和误码率。实验取200次仿真结果的平均值。从图3可以看出, 虽然本文算法的切换概率略低于只考虑切换概率的信道选择算法, 但误码率明显低于后者。
取信道数目M=10, 次用户数目N为10, B、L、C矩阵根据参考文献[10]附录产生, 图4 (a) 、 (b) 分别给出了本文算法与参考文献[2]和参考文献[6]算法在50次试验中实际效益值的比较。从图中可以看出, 本文算法的实际效益值高于后两种算法。
本文主要研究信道状态转换概率、衰落因子以及次用户通信时间对整个系统实际总效益的影响。仿真结果表明, 该算法在降低系统整体切换概率、误码率的同时, 提高了系统实际总效益。
摘要：频谱分配是认知无线电的关键技术之一, 各授权信道的可用概率与授权用户的到达率以及次用户业务量传送时间有关, 并且实际效益还与该信道的衰落因子相关。提出了基于以上信道性能的CSGC频谱分配算法, 该算法通过优先分配相对信道利用率高、信道衰落小的信道, 达到最大化实际总效益的目的。仿真结果表明, 该算法是有效的。
关键词：相对信道利用率,认知无线电,信道衰落因子,CSGC
参考文献
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骏丰频谱探索企业管理和企业文化 篇7
骏丰频谱创业以来，特别是去年来，以中华传统文化指导企业管理和企业文化建设，使我们更深刻地认识到创建中国式企业管理和企业文化的重要性。
现代企业管理与企业文化理论发源地是在西方。自上世纪80年代传入中国以后，对促进中国企业管理和企业文化建设起到了一定的作用。但是，管理学是最具 实践性的科学，在运用西方的管理理论与方法时，需要充分考虑我们的国情，不能全盘照搬，否则，就很容易出现“水土不服”现象。原因很简单，企业管理体系的 架构包括工具、制度、精神三个不同的层面，在技术、方法等工具层面实施“拿来主义”并不难，制度层面的问题也可以在很大程度上借鉴西方成熟的办法来解决；但由于数千年来中华民族深厚的文化传统的积淀，精神层面的问题却很难靠全盘西化来解决。可见，全盘西化并不能有效地解决中国企业管理的全部问题，学习和借 鉴西方现代管理理论与方法，必须根据实际需要，有选择地接受，并且有创新地发展。
植根于中华民族数千年文明成长起来的中国企业，不可能不打上中国传统文化的烙印。中华民族数千年的文明孕育了许多独特的管理思想，这些管理思想体现在 国家社会治理、战争斗争策略、生产经营管理等诸多领域，无论在管理理论还是在管理实践方面，都积累了许多优秀的经验，在《老子》、《孙子兵法》、《论 语》、《韩非子》、《史记》、《资治通鉴》等论著中都有很多关于管理的精辟论述。《弟子规》孝、悌、谨、信、泛爱、亲仁和学文等七个方面，尽管讲的都是修 身、齐家的规范，但这正是治国、平天下的基础，是企业管理者自我修养、正己化人的必修课，它弥补了西方现代管理理论对管理者自我修养关注不够的不足。这些 管理思想既在哲学层面对我们企业的管理实践具有重要的启示作用，又在操作层面对我们企业的管理实践具有重要的指导价值。对中国传统文化中蕴含的丰富的管理 思想展开系统的研究，提炼出对中国企业的管理实践具有普遍性的管理规律，并结合中国企业的管理实践，对中国管理思想进行有创新的发展，探索具有中国特色的 管理理论与方法，已成为一项具有重大理论意义与实践价值的课题。骏丰频谱这届研讨会，探讨的正是这一具有重大理论意义与实践价值的课题。这届研讨会，有凌孜会长和高部长的亲自指导，有诸多优秀的企业家的积极参与，取得了丰硕的成果，我们也有信心在弘扬中华传统文化的道路上继续前进，促进企业经营发展，坚定不移打造骏丰百年老店。
基于倒频谱分析的电机故障检测 篇8
鼠笼式异步电机是应用最广泛的一种电气设备,运行过程中的主要故障表现为转子断条、定子匝间短路和气隙偏心等。国内外学者对电机故障特征如何有效地提取和识别进行了大量的研究工作,但研究对象主要集中在对转子断条、偏心、定子短路等单一故障进行诊断[1]。然而在实际生产中,异步电机的故障往往并非单独出现,某些故障常会诱发其他故障,多个故障相互耦合形成复合故障,因此对异步电动机复合故障的研究也很有必要[2]。
小波变换具有的多分辨率性质在故障信号提取方面具有突出作用,近年来在异步电机早期故障检测领域得到较多的应用。利用小波多分辨分析特性将故障电机信号细分到不同频段中,在各个频段里分析处理,消除故障特征频率附近的频率干扰因素,有利于提取故障特征频率[3]。倒频谱分析法可将功率谱上成族的边频带谱线简化为单根谱线,分离和提取信号中的周期成分、多成分边频,目前在设备故障诊断中应用较为广泛[4]。
本文通过采集具有转子断条与偏心复合故障的电机三相定子电流,综合采用小波及倒频谱分析法对两种故障特征的分离进行了探究,通过相关实验表明该方法可以有效分离耦合故障和提取故障特征,具有较高的应用参考价值。
1 倒频谱分析原理
倒频谱分析是对频谱的再次谱分析,即对待测信号的功率谱的对数值进行傅里叶逆变换,滤出传递函数的分量,再用傅里叶正变换等运算,得到输入信号的幅值。功率倒频谱定义如下[4,5,6]:
若时域信号x(t)的功率谱密度函数为Sx(f),工程应用中的幅值倒频谱Cx(τ)为
式中:F-1[]表示傅里叶逆变换;τ表示倒谱时间变量,称倒频率。
在工程实际中,源信号x(t)、测点输出信号y(t),传递系统动态特性描述h(t)之间存在如式(2)的关系:
则源信号与输出信号在频域中处理后有式(3)成立:
进一步处理后即可得倒频域中表达式:
使得信号在倒频域中系统特性Cx(q)和信号特性Ch(q)变成相加的关系,大大减轻了各种调制信号的影响,能有效地提取原始信号的特征频率,实现不同故障类型分离。当存在故障而产生某种周期性信号变化时,倒谱图上将出现相应的单根谱线,根据单根谱线出现的时间周期,就可以辨识故障类型。电机故障的特征频率分量较低,多个故障信息以调制的形式存在于监测信号中,若采用倒频谱分析法便可有效分离混杂在噪声干扰及耦合现象中的故障成分,从而更易判断电机故障类型。
2 电机故障倒频谱分析实验及结果分析
当电机同时存在偏心、断条等复合故障情况下,可采用小波与倒频谱分析相结合的方法将电机复合故障分离开来。采用一台笼型异步电机进行偏心和转子断条复合故障实验,采样频率为10 000 Hz,工频f1=50 Hz,极对数p=2,转差率为s=4%,对实验电机依次进行转子1根断条+偏心、转子3根断条+偏心两种复合故障情况实验。
电机故障特征频率一般较低,先利用小波分解将检测信号频率细分到不同频段中消除干扰;然后采用倒频谱分析方法将故障特征信号变换为单根的峰值谱线,根据峰值谱线的时间周期,求得故障特征频率,并确定各故障类型。分别进行以上两种故障实验并采集单相定子电流数据,通过小波分解及倒频谱处理后得到的幅值谱曲线如图1和图2所示。
根据电机故障诊断理论,当转子出现断条等故障时,定子电流中会产生频率为f1±2ksf1的故障特征成分,当转子出现偏心故障时,定子电流中会产生频率为f1±mfr的故障特征成分,其中1f为外加电压频率;fr为转子旋转频率(fr=(1-s)f1/p);s为转差率;k及m均取自然数[7]。根据本实验条件,实验电机断条基本特征频率应为(50±4)Hz;偏心基本特征频率应为(50±24)Hz。
单相定子电流信号经倒频谱分析处理后,在图1、图2中倒频率T=20 ms处有单根峰值谱线出现,其对应为电机工作频率f=1/T=50 Hz。在倒频率T=21.7 ms和T=18.5 ms处有单根峰值谱线出现,对应频率分别为f=1/T=46 Hz和54 Hz,即为电机断条故障基本特征频率;同理,在倒频率T=13.5 ms和T=38.4 ms处有单根峰值谱线出现,对应频率分别为f=1/T=74 Hz和26 Hz,即为电机偏心故障基本特征频率。当断条故障和偏心故障变严重后,两者相互影响并耦合形成复合故障。从图1、图2可知,当电机转子出现多根断条并存在偏心故障时,在偏心故障特征频率成分周围会出现峰值点,此乃因故障相互耦合而产生的新的频率成分。同时因断条故障程度的加深,图2中电机断条故障特征频率的次数及幅值比图1要强,由此还可判断电机故障严重程度。
3 结论
通过理论及实验结果分析可知,经过倒频谱分析后的故障信号的特征频率由许多单根的谱线组成,更易于识别故障类型。将其与小波分解相结合后对故障电机单相定子电流进行处理,可发挥各自的优势,有效分离耦合故障和提取故障特征。该方法为电机复合故障诊断研究开辟了新的思路。
参考文献
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多路卫星电视信号频谱监测系统 篇9
卫星广播电视信号作为无线信号传输, 受空间环境影响很大。因此如何有效地对信号进行监测是保障安全播出的重点工作。目前, 市场上的频谱监测系统通过对单路频谱信息进行分析实现监测报警, 不能准确判断卫星传输信道干扰的原因, 类似这样的系统已经不能满足我站的实际监测需求, 因此开发建设一套多路卫星电视信号频谱监测系统, 综合判断多路卫星频谱信息, 准确、快速地识别干扰信号, 是十分必要的。
1 系统结构
1.频谱采集器
采用模块化设计, 每个模块是标准的3GHz频谱分析仪, 可独立实现实时监测, 完成卫星接收信号L波段内的频谱分析, 并可设置多种门限值, 及时准确地捕抓异常参数。单机支持8路实时频谱监测分析。
2.服务器
数据处理的枢纽。包括监控程序、数据导出程序、数据库。监控程序作为软件核心, 又包含数据采集程序、逻辑判断程序。图1为系统结构。
2 软件特点
多路卫星电视信号频谱监测系统集成了多项全新的实用功能, 能够满足广东卫星地球站目前及今后一段时间内事业发展的需要。
系统实现多路频谱综合干扰识别。除对单路频谱参数异常报警外, 系统通过监控程序将多路频谱重要参数进行综合比对, 并根据预设的逻辑分析流程进行判断, 最后作出具体干扰类型报警。
系统采用程控仪器标准命令集SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments) 作为控制指令。SCPI语言目前被广泛应用于测试测量仪器的操作控制中, 它非常方便用户使用和维护。
系统采用多线程算法作为通讯机制。多线程就是一种多任务、并发的工作方式, 其优点是:提高应用程序响应, 充分利用多CPU资源。籍此, 系统的大量频谱数据可以实时处理和传输, 进入“并行运算”状态, 大带宽、多信号实时频谱监测得以真正实现。
系统可远程监控。通过IP网络, 远程客户端实时显示系统监控界面, 并可进行相关监测参数的设置。
系统实现频谱录制、存储、回放。系统将频谱数据保存在服务器计算机上, 当有需要的时候, 可以访问服务器查看保存的频谱信息, 或者按照条件进行分类检索。
系统提供灵活的多画面监测方案。方便用户按照自身的监控要求定义窗口, 并编辑多画面显示。
3 多路卫星电视信号频谱监测系统干扰识别功能的实现
3.1 设计思路
在以往的频谱监测中, 由值班人员参考单频谱参数异常报警, 或通过观察少数几台频谱仪频谱波形的变化情况, 最后根据监测经验得出初步结论。这种监测往往只能反映个别卫星天线的接收信号质量, 而不能综合判断信道劣化的原因。比如在值班过程中, 主用发射天线的接收频谱信号电平和载噪比突然跌落, 单靠这一频谱信息, 值班员很难快速判断是发射天线天馈线系统故障还是卫星故障。
目前, 广东卫星地球站拥有多副不同口径卫星接收天线, 这些天线接收的频谱信息有着各自的特点:主用发射天线接收频谱反映了上行发射天线的性能指标和工作状态如指向性等重要信息;小口径天线接收频谱能灵敏地反映信道的优劣情况;异地天线接收频谱是判断地面干扰的依据;自环耦合频谱是取自连接高功放的上行波导测量耦合口信号, 可反映播出系统运行情况。而且接收频谱中信号电平和信噪比是从接收站角度判断干扰的重要参数, 再配合卫星信标电平检测, 是判定空间异态性质的一种简单和有效的方法。
因此, 在实际工作中, 把上述频谱的电平、信噪比以及卫星信标电平等重要参数进行综合分析比对, 对于快速查找卫星传输信道干扰原因, 有着重要意义。
又随着多路频谱信息的接入, 计算分析数据量徒增, 在系统设计中必须解决数据采样、算法效率等问题。针对这些问题, 笔者除采用了多线程并行运算外, 还采用系列简单有效的采样方式和新算法。例如在频谱电平、载噪比越限的判断中, 采用了中心频率固定采样点与门限值的比对算法, 提高了运算速度和稳定性。
3.2 多路卫星电视信号频谱监测系统的界面
基于以上思路, 根据我站的设备资源, 笔者选取了发射天线自环耦合、主用12m天线、2m天线、异地天线的接收频谱信息和对应各副天线的卫星信标频谱信息作为系统判断依据。并设置每路接收频谱信号电平和载噪比、卫星信标电平的上下门限值。图2为系统界面。
3.3 干扰的判断逻辑
在多路卫星电视信号频谱监测系统中, 每路接收频谱的信号电平、载噪比以及卫星信标电平先和门限值比较, 软件分析这些参数的变化趋势, 然后进入逻辑判断程序, 判断出具体的干扰类型, 并作出告警, 提醒值班员。
具体判断逻辑为:当自环耦合信号不正常时, 作出“上行设备故障”告警, 否则进入三副天线 (12m、2m、异地天线) 载噪比判断, 如载噪比均正常, 系统判断上行传输正常, 程序返回;如载噪比均下降则进入三副天线信号电平的判断, 这里判断三种状态:1、如信号电平均上升, 作出“上行同频干扰”告警;2、如信号电平均下降, 则对三副天线信标电平进行判断, 并根据各天线信标电平的不同状态甚至全部消失, 系统分别作出“天馈线故障”、“雨衰”或者“卫星故障”的告警;3、如三副天线信号电平波动, 继续对天线信标电平进行再判断, 确定是否“电离层闪烁”。然后程序返回, 准备再一轮循环判断。这样, 系统对这些卫星传输信道干扰类型作出判断。
系统除对多路频谱综合干扰识别外, 对其他频谱参数异常 (如单路频谱参数异常) 进行个别参数异常报警。图3为逻辑判断流程。
4 结束语
多路卫星电视信号频谱监测系统在广东卫星地球站的一年多实际运用中, 在上行同频干扰、电离层闪烁、天馈线故障等卫星传输信道干扰中均作出快速、有效、可靠的分析判断, 让值班员及时采取应对措施。笔者将继续对系统的软硬件进行完善, 包括引入更多的频谱信息, 修改、完善逻辑判断程序, 开发Android系统手机远程监控客户端, 开发GSM短信报警等等, 让多路卫星电视信号频谱监测系统成为保障卫星广播电视安全播出的利器。
参考文献
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频谱价值 篇10
关键词：智能电网,动态频谱接入
一、引言
将信息和通信技术应用于传统电网而衍生出的智能电网是一个有前景的发展方向, 已经吸引了大量研究和探索。不同于传统电网的单向传输模式, 智能电网可以收集电能消耗侧 (如家用电器的耗电量等) 和电能产生侧 (如分布式能量源产能情况) 的信息, 让产能侧与耗能侧以更有效和经济的方式进行交互, 从而更好地决策产能和耗能的方案。可再生能源设备的产能情况受天气影响较大, 例如, 从阳光明媚变成阴云密布, 太阳能电池板的产能将大大减少;当风速降低, 风能涡轮机产能也将减小。天气的变化是瞬时的, 因此智能电表计量数据的有效时间也是短暂的, 这就需要在短暂的有效时间内将数据传送至DAU及MDMS用于分析及优化, 那么在动态接入频谱间歇可用的设定下, 丢包将不可避免。考虑到智能电表将计量数据包发送到DAU可能发生的丢包, 计量数据必须在有效时间内送达的前提下, 采用吸收马尔科夫链进行模拟, 研究因动态频谱接入的时间约束造成的丢包, 及丢包对MDMS在耗能侧和产能侧优化结果的影响。
二、系统模型构建
智能电表作为次用户, 以动态随机接入的方式使用主用户许可的频段向DAU传输计量数据。DAU将记录数据推送至MDMS, 用于优化供电方案。假设DAU的缓存足够大并且传输质量较好, DAU与MDMS之间的传输就不存在丢包的情况。如前所述, 计量数据的传输必须在有效期内完成, 才能确保及时并尽量准确地对产能和耗能进行估计。设定MDMS每两个小时进行一次或者两次成本优化。但是, 由于天气状况和电力需求可能随时发生急剧的变化, 最新的计量数据应该在每次成本优化的截止时间前送达, 否则就是过期的无效数据, 该数据包也将被丢弃。
2.1传输信道特性
主用户和次用户的传输将分时复用同一频段 (也称为信道) , 在单位时隙内可以传输至多个数据包。每一个时隙都可以被主用户或者次用户使用, 因此此段授权信, 传输矩阵如下:
2.2次用户接入方式
如果当前时隙次用户使用或者试图使用某一信道进行传输, 那么在下一个时隙, 次用户将仍然试图使用同一信道 (次用户在每个时隙的起点监测某个信道是否可用) , 这种设定称为固执策略。假定ln (k) 表示次用户在时隙使用的信道, 固执策略可以表示为:
kub表示最后一个时隙, 即当前时隙。
由于存在多个次用户 (多个智能电表或其他计量设备) 争抢使用同一信道的情况, 假定信道在某个时隙是空闲的, 则某个次用户可使用此信道的概率表示为:
nl是试图争抢该信道的次用户数。在一个时隙内, 有且只有一个次用户可以成功地使用某一信道传输, 在固执策略的假设下, 某个传输阶段内使用同一信道的次用户数是确定的。
三、能耗最优方案
一旦智能电表计量得到的信息从DAU传送到MDMS, MDMS将从中提取产能容量和耗能情况的信息, 进而对供电成本进行优化。将耗能需求表示为ω∈Ω, 其中Ω表示耗能情况的取值空间。可再生能源设备 (CRPGF) 的产能情况可以表示为ψ∈Ψ, 其中Ψ表示产能能力的取值空间。某个场景的相对概率是由耗能参数πω和产能参数πψ决定的, 并定义Dω和Rψ分别表示耗能情况取ω且产能情况取ψ时的系统总耗能和总产能。那么, 以尽可能少的从外部电厂购买电能从而降低供电成本为目标的优化模型如下:
求解上述多条件非线性优化问题可得与丢包率相关的实际供电总成本为:
在上述结论的基础上可借助模拟仿真发现, 当智能电表数增多或者区域内主用户占用信道频繁时丢包率会上升并造成供电成本的加大;当计量数据的有效期延长时, 总供电成本增加, 也就是说有效期越短计量数据越实时, 规划准确性就越高。
四、总结
认知技术是计量数据的传输的一种可行方式, 但由于计量数据存在有效时间, 也就存在一定的丢包率 (失效率) 。本文采用吸收马尔科夫链接入动态频谱方式下计量数据从智能电表传送至DAU的过程, 给出了成本优化方案, 并进一步研究了丢包率对供电成本的影响。在下一步研究中, 可考虑分时分区域复用信道场景, 引入天气的预测信息也是提高优化方案准确性的重要因素。
参考文献
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