無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)分析中指標(biāo)體系淺析

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摘要：無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)分析是實(shí)現(xiàn)無線電管理科學(xué)化的重要手段，準(zhǔn)確分析無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)中的變量是數(shù)據(jù)分析的前提，根據(jù)分析目的建立完善的指標(biāo)體系是科學(xué)分析無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。本文分析了無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)中的常見變量，以具體實(shí)例討論了指標(biāo)體系的建立和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)變量指標(biāo)體系

0引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，制造強(qiáng)國和網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國戰(zhàn)略落實(shí)推進(jìn)，各行各業(yè)對無線電頻譜資源的需求不斷增加。公眾移動(dòng)通信、廣播電視、民航、鐵路、安防等領(lǐng)域不斷提出新的頻譜需求，相對有限的頻譜資源和不斷增長的頻譜需求之間的矛盾越來越突出。為了合理規(guī)劃和有效使用無線電頻譜資源，無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)分析變得越來越重要。科學(xué)有效的數(shù)據(jù)分析是支撐頻譜資源合理規(guī)劃和高效使用的重要前提，而無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)分析中的變量和指標(biāo)體系是數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)。

1變量和指標(biāo)體系

1.1變量

在統(tǒng)計(jì)學(xué)上，根據(jù)變量的可量性可以將變量劃分為定類變量、定序變量、定距變量和定比變量四種類型，它們的可量性依次越來越高，后者包含前者，前者不包含后者。定類變量是指將總體單位按照某種屬性或特征劃分為若干并列的類別，也叫列名變量。定類變量是最基本、最粗略的計(jì)量尺度，只可以進(jìn)行＝或≠運(yùn)算。例如按調(diào)制方式將無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)分為調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相和混合調(diào)制四類。定序變量是指把總體單位按一定特征的大小、高低、強(qiáng)弱等順序排列起來，構(gòu)成定序數(shù)據(jù)，也叫順序變量。定序變量是計(jì)量尺度更高一級的變量，可以進(jìn)行＞、＜、＝或≠運(yùn)算。例如將無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)的頻率由低到高排列成7.23MHz、8.5MHz、9.5MHz、10MHz等等。定距變量，可以準(zhǔn)確計(jì)算個(gè)體單位之間的差距是多少。不僅可以進(jìn)行定類變量和定序變量的全部運(yùn)算，還可以進(jìn)行加減運(yùn)算，即可以進(jìn)行＞、＜、＝、≠、＋或-運(yùn)算。例如無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)中的接收電平為-31dBm、-42dBm、-60dBm等。定比變量也叫比率變量，是度量層次最高的數(shù)據(jù)測量尺度，它不僅可以進(jìn)行比它低一級度量變量相同的運(yùn)算，還可以進(jìn)行乘除運(yùn)算，即可以進(jìn)行＞、＜、＝、≠、＋、-、×或÷運(yùn)算。例如功率大小為20W、30W、40W、100W等。

1.2指標(biāo)及指標(biāo)體系

指標(biāo)是反映和說明統(tǒng)計(jì)總體數(shù)量特征的科學(xué)概念與具體數(shù)值。按性質(zhì)不同可以分為數(shù)量指標(biāo)和質(zhì)量指標(biāo)，數(shù)量指標(biāo)是說明總體規(guī)模和水平的各種總量指標(biāo)，質(zhì)量指標(biāo)是反映總體效益或質(zhì)量的相對指標(biāo)或平均指標(biāo)。指標(biāo)具有數(shù)量性、綜合性、客觀性、科學(xué)性和可操作性等特點(diǎn)。指標(biāo)體系是一系列相互聯(lián)系、相互制約，從不同角度、層面、環(huán)節(jié)全面反映復(fù)雜總體特征的指標(biāo)系統(tǒng)。單一的指標(biāo)只能反映研究對象某一方面的特征，要全面了解研究對象，必須建立科學(xué)的指標(biāo)體系。

2無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)變量分析

常用的無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)變量有頻率、電平、帶寬等。頻率變量是一個(gè)定序變量，可以按頻率高低順序排列起來。頻率變量取值雖然是數(shù)值，但是只能進(jìn)行排序，不能進(jìn)行加減乘除運(yùn)算。電平變量是一個(gè)定距變量，不僅可以進(jìn)行分類、排序，還可以進(jìn)行加減法運(yùn)算。帶寬變量也是一個(gè)定距變量，可以在定序變量的基礎(chǔ)上進(jìn)行加減運(yùn)算。調(diào)制方式變量是一個(gè)定類變量，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，但是只能進(jìn)行＝或≠運(yùn)算。監(jiān)測時(shí)間是一個(gè)定序變量。表1為無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)分析常用的變量及其類別。

3無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)分析指標(biāo)體系

任何數(shù)據(jù)分析都需要一個(gè)具體的分析目標(biāo)，或者稱為研究問題。如我們研究某一區(qū)域，一定時(shí)間范圍內(nèi)的調(diào)頻廣播頻段頻譜使用情況。以此問題為例來分析無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)中的變量及其指標(biāo)體系。先確定這一問題的總體，即某一區(qū)域時(shí)間在2021年7月17日00:00-24:00之間，頻率為87-108MHz的監(jiān)測數(shù)據(jù)。每個(gè)總體單位的電平、帶寬、調(diào)制方式、監(jiān)測時(shí)間等標(biāo)志都可能不同，這些標(biāo)志就是變量。具體監(jiān)測數(shù)據(jù)示例如表2所示。為分析該頻段頻譜使用情況，建立以功率電平指標(biāo)、占用帶寬指標(biāo)和占用度指標(biāo)為主的指標(biāo)體系，從功率、帶寬和頻譜占用等方面進(jìn)行分析，其中各指標(biāo)又通過不同指標(biāo)來體現(xiàn)數(shù)據(jù)情況。

3.1功率電平指標(biāo)

L3.1.1最大電平LMAX最大電平是指總體單位中功率電平變量取值最大的值，用LMAX表示，計(jì)算方法是直接在功率電平變量中求最大值。上述例子中頻率為99MHz的廣播信號是這一區(qū)域內(nèi)功率電平最大的信號，電平為-27dBm。該指標(biāo)說明了這一區(qū)域內(nèi)收到的信號的最大功率電平。3.1.2最小電平LMIN最小電平是指總體單位中功率電平變量取值最小的值，用LMIN表示，計(jì)算方法是直接在功率電平變量中求最小值。上述例子中頻率為89.8MHz的廣播信號是這一區(qū)域內(nèi)功率電平最小的信號，電平為-51dBm。該指標(biāo)說明了這一區(qū)域內(nèi)收到的信號的最小功率電平。3.1.3平均電平LAVG平均電平是指總體單位中功率電平變量的平均值，用LAVG表示，計(jì)算方法是在所有功率電平變量中求平均值。設(shè)各總體單位對應(yīng)的功率電平分別為P1、P2、P3…Pi，則平均電平LAVG=（P1+P2+P3…+Pi）/i。上述例子中平均電平LAVG=（-46-51+…-47）/8=-40dBm。該指標(biāo)說明了這一區(qū)域內(nèi)收到的調(diào)頻廣播信號的平均功率電平情況，這一指標(biāo)還可以說明這一區(qū)域內(nèi)的信號整體接收狀況。

3.2占用帶寬指標(biāo)

B3.2.1最大帶寬BMAX最大帶寬是指總體單位中占用帶寬變量最大的值，用BMAX表示，計(jì)算方法是在占用帶寬變量中求最大值。上述例子中頻率為88.7MHz的廣播信號占用帶寬最大，為250kHz。該指標(biāo)說明了這一區(qū)域內(nèi)收到的信號占用帶寬最大的信號情況。3.2.2最小帶寬BMIN最小帶寬是指總體單位中占用帶寬變量最小的值，用BMIN表示，計(jì)算方法是在占用帶寬變量中求最小值。上述例子中頻率為89.8MHz的廣播信號占用帶寬最小，為156kHz。該指標(biāo)說明了這一區(qū)域內(nèi)收到的信號占用帶寬最小的信號情況。3.2.3平均帶寬BAVG平均帶寬是指總體單位中占用帶寬變量的平均值，用BAVG表示，計(jì)算方法是求全部總體單位占用帶寬的平均值。設(shè)各總體單位對應(yīng)的占用帶寬分別為B1、B2、B3…Bi，則平均電平BAVG=（B1+B2+B3…+Bi）/i。上述例子中廣播信號占用平均帶寬BAVG=（250+156+…+209）/8=201.625kHz，該指標(biāo)說明了這一區(qū)域內(nèi)收到的信號平均占用帶寬的情況。

3.3頻譜占用度指標(biāo)

O3.3.1信道占用度OCHANEL信道占用度是指在某一具體信道內(nèi)，電平值超過一定限值的時(shí)間與總測量時(shí)間之比，用OCHANEL表示，根據(jù)總測量時(shí)間可以分為小時(shí)占用度、天占用度、周占用度、月占用度、年占用度等等。上述示例中各信道的信道天占用度為100%，因?yàn)槿於急O(jiān)測到了各調(diào)頻廣播的信號發(fā)射。3.3.2頻段占用度OFRQ頻段占用度是指在某一具體業(yè)務(wù)頻段和測量時(shí)間內(nèi)，占用信道數(shù)與總信道數(shù)之比，用OFRQ表示。設(shè)各研究頻段內(nèi)總信道數(shù)為M，實(shí)際使用信道為N，則OFRQ=N/M。上述例子中調(diào)頻廣播頻段信道總數(shù)為210個(gè)，頻段占用度OFRQ=8/210=3.8%，該指標(biāo)說明了這一區(qū)域內(nèi)某頻段被實(shí)際占用的情況。3.3.3頻帶占用度OBAND頻帶占用度是指頻段內(nèi)所有信號的占用帶寬之和與整個(gè)研究頻段帶寬之比，用OBAND表示。OBAND=（B1+B2+B3…+Bi）/X=(BAVG×i)/X，上述示例中OBAND=（0.25+0.156+…+0.209）MHz/（108-87）MHz×100=1.613/21×100=7.68%，說明該地區(qū)實(shí)際使用調(diào)頻廣播頻段帶寬占整個(gè)調(diào)頻廣播頻段21MHz的7.68%。

4結(jié)束語

變量、指標(biāo)是無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)，指標(biāo)體系是無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的理論體系。準(zhǔn)確把握變量、指標(biāo)是開展無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的前提，建立完善的指標(biāo)體系是全面分析無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)的必要條件。本文分析了無線電監(jiān)測數(shù)據(jù)中的變量，在示例中通過功率電平指標(biāo)、占用帶寬指標(biāo)和頻譜占用度指標(biāo)，全面分析了某地區(qū)某時(shí)間段調(diào)頻廣播頻段的頻譜使用情況。

參考文獻(xiàn)：

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[2]ITU.頻譜監(jiān)測手冊.2011

[3]段洪濤.頻段占用度測量研究[J].中國無線電,2010(06)

作者:李應(yīng)斌 周忠超 張曉云 劉曦元 單位:國家無線電監(jiān)測中心云南監(jiān)測站