無(wú)線電騷擾統(tǒng)計(jì)參量的檢測(cè)及應(yīng)用

0 引言

作為一種新的測(cè)量方法和研究騷擾特性的手段，幅度概率分布（APD）和噪聲幅度分布（NAD）等統(tǒng)計(jì)測(cè)量方法正受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。隨著CISPR把APD測(cè)量方法提到標(biāo)準(zhǔn)議程，國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的學(xué)者也開(kāi)始關(guān)注這一新的測(cè)量方法。

無(wú)線電噪聲統(tǒng)計(jì)測(cè)量方法可以追溯到上世紀(jì)50年代，但之所以稱之為一種新的測(cè)量方法是因?yàn)樽畛醯慕y(tǒng)計(jì)測(cè)量方法主要是用來(lái)分析大氣噪聲，隨后又用來(lái)研究城市噪聲等人為干擾，但是如何應(yīng)用這些統(tǒng)計(jì)模型，當(dāng)時(shí)還沒(méi)有進(jìn)一步的研究。最近幾年，隨著數(shù)字通信的飛速發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的峰值、準(zhǔn)峰值等測(cè)量方法無(wú)法用來(lái)預(yù)測(cè)騷擾對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)性能的影響，尤其是在預(yù)測(cè)脈沖性質(zhì)的騷擾對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)性能的影響方面，傳統(tǒng)的測(cè)量方法更顯得無(wú)能為力�；�于這種考慮，國(guó)際學(xué)術(shù)界開(kāi)始關(guān)注騷擾的統(tǒng)計(jì)參量與數(shù)字通信系統(tǒng)性能之間的關(guān)系。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，騷擾的統(tǒng)計(jì)參量，尤其是幅度概率分布（APD）和噪聲幅度分布（NAD）與數(shù)字通信系統(tǒng)誤碼率之間具有很大的關(guān)聯(lián)性。在這方面，本文作了一些初步的研究，文章的第三部分將展示部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

目前，CISPR已經(jīng)討論通過(guò)了APD測(cè)量?jī)x器的標(biāo)準(zhǔn)草案，相信正式的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)不久將會(huì)出臺(tái)�，F(xiàn)在國(guó)際上對(duì)APD統(tǒng)計(jì)測(cè)量方法的研究主要集中在研究統(tǒng)計(jì)參量與各種制式數(shù)字通信系統(tǒng)性能之間的關(guān)系，以及如何通過(guò)這些統(tǒng)計(jì)參量來(lái)預(yù)測(cè)騷擾對(duì)各種制式數(shù)字通信系統(tǒng)的影響。這些研究結(jié)果對(duì)于制定APD等統(tǒng)計(jì)參量的限值標(biāo)準(zhǔn)具有重要的意義。目前對(duì)于限值標(biāo)準(zhǔn)，CISPR的各個(gè)產(chǎn)品委員會(huì)還沒(méi)有統(tǒng)一的建議，因此我們也應(yīng)該加強(qiáng)這方面的研究工作，積極地參與到標(biāo)準(zhǔn)的制訂中。這對(duì)于今后的無(wú)線電設(shè)備檢測(cè)工作將具有深遠(yuǎn)的意義。

此外，國(guó)際上有學(xué)者用APD等統(tǒng)計(jì)測(cè)量方法來(lái)研究低功率小信號(hào)，如超寬帶信號(hào)等對(duì)通信系統(tǒng)性能的影響。因?yàn)檫@些低功率譜密度的信號(hào)按照常規(guī)的檢測(cè)方法很容易淹沒(méi)在背景噪聲之中，而APD等統(tǒng)計(jì)測(cè)量方法在這方面提供了一個(gè)很好解決方案。這也給無(wú)線電設(shè)備檢測(cè)工作提出了一個(gè)新的研究方向。

1 統(tǒng)計(jì)測(cè)量理論基礎(chǔ)

APD等統(tǒng)計(jì)測(cè)量方法建立在概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)之上。統(tǒng)計(jì)測(cè)量最重要的一個(gè)目的是獲得無(wú)線電騷擾的概率密度函數(shù)，這是統(tǒng)計(jì)參量的基礎(chǔ)，在最初的研究中，有兩種備選方案：

(a)在某一時(shí)間間隔Δt內(nèi)騷擾電平位于區(qū)間[y0,y0+Δy]內(nèi)的概率，用公式(1)表示為:

（1）。

(b)在某段時(shí)間Δt內(nèi)騷擾電平超過(guò)y0的概率，用公式(2)表示為：

（2）。

其中f(y)表示的是騷擾的概率密度函數(shù)。

考慮到實(shí)際電路實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度，選用公式(2)給出的表達(dá)式作為測(cè)量方法的基礎(chǔ)，而(2)給出的公式正是我們現(xiàn)在正在研究的幅度概率分布(APD)的一種表述形式，它給出了APD與概率密度函數(shù)之間的關(guān)系。

CISPR給出的APD定義為：干擾幅度超過(guò)規(guī)定電平的時(shí)間概率，即：

（3）。

其中P(Ai)是干擾包絡(luò)的累積概率分布，其離散的形式可寫(xiě)為：

（4）。

其中R是門(mén)限電平，T是測(cè)量總時(shí)間，tk是第k個(gè)幅度超過(guò)R的脈沖的持續(xù)時(shí)間。

APD是包絡(luò)的一階統(tǒng)計(jì)量，它反映了干擾的幅度統(tǒng)計(jì)特性。

另一個(gè)重要的統(tǒng)計(jì)參量是噪聲幅度分布（Noise Amplitude Distribution, NAD），它表示的是包絡(luò)正向穿過(guò)某個(gè)電平的速率，即：

NAD(Ai)=n(Ai)/T （5）。

其中n(Ai)表示在時(shí)間T內(nèi)正向穿過(guò)Ai的次數(shù)。NAD描述了干擾包絡(luò)的時(shí)間統(tǒng)計(jì)特性。

此外還有兩個(gè)常用的統(tǒng)計(jì)參量是脈沖持續(xù)分布（Pulse Duration Distribution,PDD）和脈沖間隔分布（Pulse Spacing Distribution,PSD）。脈沖持續(xù)分布表示的是脈沖持續(xù)時(shí)間超過(guò)某個(gè)值的概率，而脈沖間隔分布描述的是脈沖間隔時(shí)間超過(guò)某個(gè)值的概率，這兩個(gè)參數(shù)互為補(bǔ)充，反映了包絡(luò)的時(shí)間統(tǒng)計(jì)特性。