王浩　楊波

電磁頻譜管理的智能化，就是針對電磁頻譜管理中涉及到的政策制定、頻譜共用、頻率自動選擇、頻譜參數(shù)審核、環(huán)境監(jiān)測、設(shè)備檢測、頻管數(shù)據(jù)存儲與信息處理、通信、用頻設(shè)備的控制等方面，應(yīng)用智慧地球、感知中國的理念和新技術(shù)，提高電磁頻譜管理的智能化水平。新技術(shù)在電磁頻譜管理中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在以下五個方面。

1.加強電磁頻譜管理政策的研究

當(dāng)前電磁頻譜應(yīng)用新技術(shù)的快速發(fā)展，極大地超過了政策制定者做出反應(yīng)的能力，隨著智慧地球的深入推進，電磁頻譜的有效管理將是智慧地球能否實現(xiàn)和完善的“瓶頸技術(shù)”。當(dāng)前國家各類用頻系統(tǒng)的頻譜使用仍處于靜態(tài)規(guī)劃和初步動態(tài)協(xié)調(diào)的階段，且主要通過文電進行人工頻率調(diào)整和協(xié)同，難以適應(yīng)動態(tài)計劃對頻譜使用的需求。由此可見，實施動態(tài)頻譜管理政策勢在必行，今后我們可以加強研究“政策捷變（policy-agile）”，依靠一種動態(tài)變化的政策來約束行為的頻譜管理方法。在這種管理方法中，對無線電設(shè)備來講，約束行為的政策是隨時間和位置的變化而動態(tài)變化的；政策不再固定嵌入到無線電設(shè)備中，而是可以在機動過程中加載；無線電設(shè)備需要在動態(tài)變化的頻譜管理政策約束下，根據(jù)所處的頻譜環(huán)境改變頻譜接入策略。

2.認知無線電的應(yīng)用

FCC在2003年12月發(fā)布的一則通告中，對認知無線電做了如下定義：認知無線電是一種能夠根據(jù)與他的操作環(huán)境進行交互而改變傳輸參數(shù)的無線電。從這個定義可知，智慧的認知無線電應(yīng)該具有三個主要特點：認知能力、重配置能力和學(xué)習(xí)能力。其體系結(jié)構(gòu)稱為認知環(huán)（OOPDAL），主要包含七個主要步驟：感知、感知信息判斷（分析）、生成計劃、推理決策、計劃執(zhí)行、反饋學(xué)習(xí)和知識共享。

目前對認知無線電的研究主要集中在認知無線電系統(tǒng)中的合作及跨層設(shè)計技術(shù)、空間型號檢測和分析及Qos保證機制等，研究的廣度和深度都很不夠。今后可以在干擾濕度模型的構(gòu)建、基于Qos的頻譜決策技術(shù)、動態(tài)頻譜接入技術(shù)、（非）合作式頻譜共享技術(shù)、網(wǎng)間頻譜共享技術(shù)、認知無線電路由協(xié)議設(shè)計、無線電指示表述和認知無線電網(wǎng)絡(luò)安全問題等方面進行深入的研究。

3.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

現(xiàn)代戰(zhàn)爭被人們喻為“感知者的勝利”，在新的軍事競爭背景下，掌握“透明戰(zhàn)場”是軍事信息發(fā)展的必然結(jié)果，如何有效、合理、準(zhǔn)確、迅速地感知頻譜態(tài)勢，并進行科學(xué)決策，是今后電磁頻譜研究的一個重要方向。而在進行有效決策之前，必須實時掌握各地區(qū)的頻譜態(tài)勢，利用傳感器的頻譜監(jiān)測功能可以及時掌握各個場地目標(biāo)的頻譜和位置信息，構(gòu)建傳感器網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)多個傳感器之間監(jiān)測數(shù)據(jù)的融合和遠距離通信，便于及時、快速地判斷最新的頻譜態(tài)勢，以便進行合理的決策。

基于無線電感知的傳感器網(wǎng)絡(luò)的提出，可以彌補大型頻譜監(jiān)測裝備易受攻擊、覆蓋范圍不廣和時效性不佳的缺點，同時可以提高頻譜的利用效率。

4.電磁頻譜信息的智能管理

在現(xiàn)階段，各類頻管信息主要來源于各種電磁頻譜管理、電磁頻譜監(jiān)測、電磁頻譜檢測等應(yīng)用系統(tǒng)，各系統(tǒng)之間相互獨立，各系統(tǒng)之間的需求關(guān)系沒有理順，信息的生產(chǎn)者與使用者之間處于相對隔離的狀態(tài)，同時由于各種系統(tǒng)在日常管理中廣泛應(yīng)用，提供的電磁頻譜信息呈現(xiàn)爆炸式增長，決策者缺少有效的信息搜索手段，無法準(zhǔn)確、快速地感知所需的信息，難以充分利用已有的信息源，進而影響決策的效率。為提高電磁頻譜信息自動化處理、融合和決策水平，建立一個電磁頻譜信息發(fā)布與檢索平臺十分必要。該平臺應(yīng)基于面向服務(wù)體系框架，將感知數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、區(qū)域頻譜態(tài)勢和頻管管理數(shù)據(jù)以Web服務(wù)的模式包裝，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布到服務(wù)注冊中心，各類用戶可以通過授權(quán)訪問的方式獲取資源，解決各自頻譜使用的問題，以便快速、準(zhǔn)確的檢索到有用信息，實現(xiàn)電磁頻譜信息發(fā)布和檢索的規(guī)范化。

5.數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用

近幾年來，數(shù)據(jù)挖掘在信息工業(yè)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注，隨著數(shù)據(jù)量的不斷增加，人們急需把大量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有用的信息和知識，并廣泛應(yīng)用到商業(yè)管理、產(chǎn)品控制、市場分析、科學(xué)和工程學(xué)。數(shù)據(jù)挖掘可以認為是信息技術(shù)自然演變的結(jié)果。在數(shù)據(jù)庫業(yè)界，一條演變的道路是沿著如下功能的發(fā)展走過來的：數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)生、數(shù)據(jù)存儲和檢索、數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理、數(shù)據(jù)分析和理解。簡單地講，數(shù)據(jù)挖掘是指從大量的數(shù)據(jù)中抽取或挖掘知識。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計和開發(fā)是電磁頻譜管理體系中的重要模塊，當(dāng)前在實際應(yīng)用中開發(fā)了多個數(shù)據(jù)庫，但在實際應(yīng)用中并沒有強有力的分析工具，人們無法更好地理解這些數(shù)據(jù)，這種情況可描述為“數(shù)據(jù)豐富、信息缺乏”。同時不同的用戶對不同類型的知識感興趣，數(shù)據(jù)挖掘的提出覆蓋了數(shù)據(jù)分析與知識發(fā)現(xiàn)任務(wù)的許多方面，包括數(shù)據(jù)特征化、區(qū)分、關(guān)聯(lián)、分類、聚類、趨勢與演變分析、偏離分析和相似性分析，這些任務(wù)以不同的方法利用相同的數(shù)據(jù)庫。比如，數(shù)據(jù)特征化可以應(yīng)用到信號分析中，便于技術(shù)人員更好地分析信號；聚類技術(shù)可以應(yīng)用到頻譜監(jiān)測中，以便更好地查找干擾；分類技術(shù)可以應(yīng)用到頻譜分配中，以便更好地分配頻率；關(guān)聯(lián)分析可以應(yīng)用到頻譜決策中，便于做出更智慧的決策。

可以預(yù)見，IBM“智慧的地球”戰(zhàn)略對電磁頻譜的影響是重大和深遠的，它將刺激從底層的電磁頻譜信息采集設(shè)備到上層的電磁頻譜分析決策系統(tǒng)的整個產(chǎn)業(yè)鏈的全面發(fā)展，同時技術(shù)的發(fā)展也對我國電磁頻譜管理和規(guī)劃提出了更高的要求。要建設(shè)更完善的電磁頻譜信息采集平臺，必然需要更多的信息感知設(shè)備；電磁頻譜信息總量的大幅度增長，則需要有更多的傳輸方式和傳播渠道，以保證信息快速有效地傳給數(shù)據(jù)終端；在掌握了大量精細化的電磁頻譜信息之后，人們還需要對信息進行快速準(zhǔn)確的分析和判斷，即“智慧運作”，從而為決策提供強有力的保障。因此，各種無線電通信技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、商業(yè)智能技術(shù)的影響力將進一步擴大。作為數(shù)據(jù)分析后臺支撐的高性能計算的需求，也會隨之增大?？傊?，隨著智慧地球的推進，必然會加快實現(xiàn)電磁頻譜管理智能化的步伐。 [科]