电磁频谱地图构建方法浅析

摘要：电磁频谱空间利用、资源分配使用矛盾日益突出，精细化的管理越来越

被需要，电磁频谱地图的构建能够解决频谱资源使用的矛盾，为实习精细化管理

提供数据支撑。

关键词：电磁频谱；构建方法；信息分布；模型

电磁频谱作为电子信息的载体，已经成为决定国家发展的重要战略资源。随着全球信息

化进程的不断深入，经济发展、社会生活和国防建设等各个领域对电磁频谱的需求都呈现出

前所未有的增长态势，频谱资源分配使用的矛盾日益尖锐。缓解和解决用频矛盾的关键在于

对电磁频谱资源进行精细化动态管理，电磁频谱地图能将有限地理空间内的电磁频谱信息，

以二维或三维的形式可视化地呈现出来，通过在不同应用场景下对电磁频谱地图的构建进行

优化创新，提升电磁频谱地图构建的精度和效率。

一、电磁频谱地图

电磁频谱地图，又被称为无线电环境地图和电磁环境地图功率谱密度地图（Power Spectral Density Map）[1]，其构建过程被称为频谱制图。与传统频谱感知技术假设整个区域

内电磁频谱占用状态一致不同，电磁频谱地图充分考虑了电磁频谱资源在空间分布上的差异，从而能够更准确地描述电磁频谱空间的真实情况。电磁频谱地图是电磁频谱资源管理的必要

手段。随着信息技术的普及应用和城市化进程的加速，城市区域内电磁资源的使用显著增加，电磁污染问题受到广泛关注。电磁频谱地图由四个主要部分构成频谱信息测量模块、频谱信

息存储和调用模块、系统管理模块以及可视化交互模块组成，如图所示。

电磁频谱地图框架示意图

当前，受制于一定空间内有限的频谱信息感知设备，如何根据有限的采用数据对一定空

间内所有位置的频谱信息进行反演是电磁频谱地图构建的关键步骤，基于稀疏监测数据的电

磁频谱地图构建方法的研究和创新将对电磁频谱地图构建在效率和精度上的性能提升有极大

的促进作用。

二、电磁频谱地图构建方法

当前，国内外相关研究对电磁频谱地图的构建是通过其实现方式进行区分的。一般来说，可分为三类：间接构建法、直接构建法和混合构建法。

（一）间接构建法

间接构建法是基于信号源信息和传播模型相关参数已知的条件下，再对目标空间的电磁

频谱信息进行重构。间接构建法主要用于无线网络规划、TVWS频段共享接入、移动通信业

务覆盖检测等场合，其感知精度取决于预知的信号源信息的精度和电波传播模型的合理选择

及传播模型的校正，因此间接构建法仅适用于对于信号源情况掌握较为完善的地区，不适用

于陌生电磁环境的场合，而且对于气象条件等因素变化的泛化能力较差。

（二）直接构建法