無線通信技術已成為當今信息驅動世界的重要組成部分。在如此依賴它的情況下，很容易忘記僅僅幾十年前頻譜環(huán)境的不同之處。這一轉變也使頻譜監(jiān)測要求遠遠超出了以前的標準。但是，雖然頻譜的使用繼續(xù)發(fā)展，用于監(jiān)測頻譜的設備基本上保持不變。然而，這些傳統的頻譜分析儀不再滿足當今復雜、密集和多樣化環(huán)境下的監(jiān)測要求。

幸運的是，對于用戶來說，已經為這些新的現實設計和構建了一種新一代軟件定義的頻譜分析儀?；谙鄬^薄的軟件定義無線電(SDR)硬件設計，這些分析儀提供了更大的通用性，更好的性能，并增加了相對于傳統硬件，實驗室和手持設備的能力。這使用戶有能力以更低的成本和更豐富的多功能性獲得在今天的市場上的替代品，而且不損害性能。

本文將解釋頻譜的使用如何發(fā)展，以及它如何影響頻譜監(jiān)測應用？例如信號情報/電子情報（SIGINT / ELINT），技術性反監(jiān)視對策（TSCM）和管理監(jiān)控。

說明為什么傳統的基于硬件的頻譜分析儀不適合這種新的現實應用？

介紹軟件定義的頻譜分析儀如何為用戶帶來全新的變革？

展示三個常見的應用案例，這些案例展示了利用軟件定義的無線電技術進行頻譜監(jiān)測應用的優(yōu)勢。

1、無線通信的興起

在過去的幾十年里，技術以驚人的速度進步。智能手機、平板電腦、可穿戴設備、新興的物聯網 （物聯網）和其他連接設備改變了我們的工作、玩樂和交流方式。不到10年前的尖端設備現在被認為是完全過時的。當然，隨著這些無線設備的不斷發(fā)展和普及，有必要應對頻譜監(jiān)測的要求。

Cisco公司最近的一份報告強調了這一新的現實情況。2015年，全世界估計有163億個連接設備。隨著物聯網和其他技術的進步越來越廣泛，這一數字將繼續(xù)迅速增加。同一份報告預計至少會有2020年有262億個連接設備，每個設備都利用日益擁擠的頻譜。

不僅有更多的設備，而且這些設備現在也發(fā)送和接收更多的信號。一個標準的iPhone7 可以檢測和傳輸多達9種不同類型的信號，從4G/LTE到藍牙和GPS。 這只是一個開始，因為研究人員正在繼續(xù)推動高頻和寬帶信號的邊界，以供商業(yè)用途。最近的5G實驗已經測試了24、28、32和42 GHz頻段的生存能力，遠高于2020年使用的傳統6 GHz范圍。

所有這些進步導致大量數據通過固定或移動無線網絡傳輸。IBM估計，我們已經每天創(chuàng)造了超過 2.5艾個字節(jié)的數據，即25億萬字節(jié)的數據。這也越來越多地推動了對無線流量的需求，如視頻流或游戲，或需要高速和低延遲的關鍵任務數據。這些要求進一步推動了對新的無線標準和技術的需求，這些標準和技術可以滿足最終用戶的需求。

重要的是，對于SIGINT/ELINT、TSCM和監(jiān)管機構的頻譜監(jiān)測用戶來說，這種多樣化的信號環(huán)境繼續(xù)以快速的速度發(fā)展。試回想僅僅幾十年前的頻譜監(jiān)測和今天的需求之間的差異。

隨著無線環(huán)境和依賴它的設備的變化如此之多，為什么監(jiān)控設備看起來仍然與它以前所做的幾乎相同？為什么當需求發(fā)生如此巨大的變化時，監(jiān)控用戶仍然在笨重的臺式機上閑逛，或者與動力不足的手持分析儀妥協？最重要的是，是否有一個可行的替代方案不犧牲性能或能力？

2、為什么傳統的頻譜分析儀不足以適用？

在這種情況下，傳統的基于硬件的頻譜分析儀，實驗室和臺式機設備，仍然被認為是頻譜監(jiān)測應用的標準。然而，隨著世界圍繞這些設備發(fā)展，這種設備的可行性和有用性僅限于少數幾種情況。

要了解為什么會發(fā)生這種情況，重要的是要記住基于硬件的分析儀從來沒有專門為頻譜監(jiān)測而設計。相反，它們在研究實驗室中用于研究特定的感興趣信號。它們很少需要移動，研究人員將使用它們對特定波形進行深入分析。結果，它們具有廣泛的硬件功能，并內置了處理，顯示和撥盤。這使它們體積龐大，不適應且昂貴，通常每個設備成本高達10萬美元以上。

盡管它們并未針對監(jiān)管進行優(yōu)化，但它們一度是可用的最佳選擇。通過提供比其他可用設備更高的頻率和帶寬性能，它們可以滿足當今基本的集中監(jiān)管要求。但是隨著監(jiān)管的發(fā)展，傳統臺式儀器的限制變得更加明顯。

由于沒有合理的方式升級設備，用戶只能使用可用的硬件組件的功能。而且由于它們是如此昂貴，因此更換它們的想法是一個冒險的決定。另外，用戶對它們很熟悉并且感到滿意。結果，他們只是習慣了這些限制，接受了它們，并認為沒有更好的方法。

傳統頻譜分析儀在頻譜監(jiān)測應用中的使用已達到一個極點，因為與此設備相關的局限性限制了它們的實用性。那么，存在哪些替代方案？與當前標準相比，它們具有哪些優(yōu)勢？