認(rèn)知無線電技術(shù)在廣播電視監(jiān)測中的運(yùn)用分析

郭 凝

（國家廣播電視總局 成都監(jiān)測臺(tái)，四川 成都 610000）

0 引 言

我國認(rèn)知無線電技術(shù)研究開發(fā)及使用的起點(diǎn)比較晚，但是這幾年隨著科學(xué)技術(shù)和電力技術(shù)的不斷發(fā)展，增加了對認(rèn)知無線電技術(shù)的研究開發(fā)，同時(shí)也加大了對廣播電視監(jiān)測和廣播技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的重視。廣播電視產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展在一定程度上促進(jìn)了我國國民收入的上漲，與此同時(shí)，隨著廣播電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開始全面進(jìn)行普及，人們收看廣播電視新聞的方式也發(fā)生了變化，各式各樣新型媒體的復(fù)興體系對廣播電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了嚴(yán)重的威脅。因此，廣播電視業(yè)不得不尋找對策來應(yīng)對認(rèn)知無線電技術(shù)的變革，使認(rèn)知無線電技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測廣播電視信號(hào)，從而改進(jìn)廣播電視工作方式，提高市場競爭能力，改進(jìn)企業(yè)管理和運(yùn)營的相關(guān)方式。

1 認(rèn)知無線電技術(shù)分析

無線電是一種在自由空間中傳導(dǎo)的有限頻段電磁波，其頻率的最高點(diǎn)為300 GHz，最低的頻率未明確標(biāo)[1]。借助輔助無線電波完成信號(hào)傳輸?shù)募寄鼙环Q做認(rèn)知無線電技術(shù)，它傳遞數(shù)據(jù)和信息的原理就是不一樣硬度的導(dǎo)體能夠產(chǎn)生電流，并且將消息攜帶在無線電波上，通電時(shí)通過媒介傳播，當(dāng)電波連接到接收器時(shí)，無線電波將會(huì)對磁場產(chǎn)生沖擊，使它本身內(nèi)部導(dǎo)體出現(xiàn)電流，并從里面獲得有關(guān)的信息，最后完成信息在電視中的傳輸。

認(rèn)知無線電技術(shù)是廣泛和靈巧的。經(jīng)過軟件板塊，認(rèn)知無線電技術(shù)可以增加新項(xiàng)目，還可以和各種廣播完成通信，并且可作為其他電臺(tái)和電視臺(tái)的無線電中轉(zhuǎn)站。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，硬件得以實(shí)現(xiàn)更新并擴(kuò)展的更高。因?yàn)檎J(rèn)知無線電技術(shù)使用公式化的板塊化組織，所以這項(xiàng)技術(shù)可以通過在大型節(jié)目塊中加載無線電來更新和推廣，并且隨著技術(shù)的再次發(fā)展，還可以完成和新老無線電到電臺(tái)的同聲通信，這在一定的程度上可以有效管理老系統(tǒng)的無線電，延長其使用時(shí)間和生命周期。

2 廣播電視監(jiān)測的無線電技術(shù)

2.1 時(shí)空無線電技術(shù)

空間傳遞數(shù)據(jù)的過程中會(huì)產(chǎn)生一定的空間差別，借著時(shí)空無線電技術(shù)可以將空域內(nèi)同頻率和同間隔的信號(hào)相互分離，保證同頻率的信號(hào)互不干擾，防止空間信息傳送量加倍上升，從而有效提高頻譜資源的使用率。

2.2 認(rèn)知無線電技術(shù)

認(rèn)知無線電技術(shù)是指使用軟件無線電擴(kuò)大廣播電頻譜資源的使用，從而使得各種無線電技術(shù)能夠融會(huì)貫通的一項(xiàng)技術(shù)。稀疏信號(hào)頻帶占用示意如圖1所示。

圖1 稀疏信號(hào)頻帶占用示意圖

2.3 IPCN技術(shù)

IPCN在Internet上也稱為IP技術(shù)，該技術(shù)具有很強(qiáng)的兼容性，常被應(yīng)用于廣播領(lǐng)域。隨著廣電行業(yè)隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，人們對網(wǎng)絡(luò)資源的需求也隨之日益增加，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)了IP技術(shù)在廣播行業(yè)中的應(yīng)用。

2.4 無線資源治理技術(shù)

在無線數(shù)字廣播產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，無線資源管控技術(shù)對無線通信的發(fā)展起到了一定的推動(dòng)作用[2]。利用無線電技術(shù)完成資源監(jiān)管，可以充分把控信號(hào)信息，并對其進(jìn)行對應(yīng)的探討，給有關(guān)人員的工作提供真實(shí)的數(shù)據(jù)信息。在廣播電視行業(yè)，無線資源監(jiān)管技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，為電視工作的有效開展奠定了穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

3 認(rèn)知無線電技術(shù)的應(yīng)用

3.1 無線電感知技術(shù)

3.1.1 單點(diǎn)檢測

單點(diǎn)檢測的方法是指由主要用戶發(fā)送信件給用戶。當(dāng)用戶接收到主要用戶的信號(hào)之后會(huì)收取主用戶的信號(hào)、干擾信號(hào)以及噪聲，并采用估計(jì)準(zhǔn)則判斷法檢查有沒有其他信號(hào)，如果剩余信號(hào)存在就指示無線電和電視系統(tǒng)中有空閑信號(hào)，就表明主用戶的信號(hào)在接受信號(hào)內(nèi)。檢測原理是基于能量、匹配濾波設(shè)備檢測和周期特征檢測，其中固定E是觀測間隔期間的能量，W是噪聲策略的譜密度，按照公式SNR=2E/N得出最大信噪比。本文描述了不同信息的傳輸特性，但單點(diǎn)檢測方法也存在一些缺陷，必須重新設(shè)計(jì)一個(gè)特殊的濾波器。在廣播電視監(jiān)測系統(tǒng)中，應(yīng)用認(rèn)知無線電技術(shù)可以最大限度地提高能量檢測效率。經(jīng)過測量廣播電視的視聽效果來判斷接收功率，并以預(yù)定的閾值對裝置進(jìn)行檢測，從而判斷認(rèn)知無線電技術(shù)傳播信號(hào)的功率輸出信號(hào)中是否存在噪聲，這種檢測方法被稱為認(rèn)知無線電技術(shù)能量檢查。其原理是在匹配濾波器的幫助下，將接收信號(hào)在一段時(shí)間內(nèi)的功率進(jìn)行累加，同時(shí)完成門限閾值的預(yù)設(shè)，然后將數(shù)據(jù)與噪聲功率值進(jìn)行比較，從而輔助廣播電視監(jiān)測判斷是否有空閑信道。如果受噪聲影響，功率估計(jì)值有偏差，那么整個(gè)檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性也會(huì)被影響。

3.1.2 多點(diǎn)協(xié)同頻譜監(jiān)聽方法

單點(diǎn)檢測方法不能很好地解決廣播終端中隱藏的最終認(rèn)知用戶沒落的問題，具體流程如圖2所示。

圖2 基于無線電認(rèn)知技術(shù)的頻譜監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)圖

此時(shí)，要利用多個(gè)設(shè)備一起檢查以便于提升系統(tǒng)檢測和無線測量的精度。多設(shè)備檢測組織的模板大部分采用中央控制結(jié)構(gòu)，將它們放置在不同的位置，這樣每個(gè)設(shè)備就可以單獨(dú)發(fā)射和運(yùn)行。它可以對用戶傳輸?shù)谋镜匦盘?hào)完成檢測工作，然后將每個(gè)機(jī)器的檢測結(jié)果集中匯總到中心節(jié)點(diǎn)內(nèi)[3]。

利用“與”“或”的邏輯并合辦法來辨別有沒有存在信號(hào)，如果廣播電視監(jiān)測系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)設(shè)備能夠檢測到信號(hào)，則斷定有空中信道，這種辦法稱“與”的邏輯組合方法；如果認(rèn)知無線電技術(shù)所有節(jié)點(diǎn)設(shè)備中的任意一個(gè)設(shè)備檢查到信號(hào)，也可以斷定有一個(gè)空間通道，這種辦法叫做“或”邏輯組合方法。多點(diǎn)合作頻譜監(jiān)聽方法可以在極端險(xiǎn)峻的條件下完成信號(hào)檢測，但要求檢測設(shè)備要更加的敏感。因此，如果采用改變合作頻譜的方式監(jiān)聽多個(gè)點(diǎn)，就需要在市場競爭中對檢測結(jié)果的權(quán)威性進(jìn)行加密。

3.2 匹配濾波器

就機(jī)器自身來說，它擁有的響應(yīng)特征是固定數(shù)字頻率的函數(shù)，在形容不同數(shù)據(jù)的傳遞特性時(shí)可以用域函數(shù)來完成。將整個(gè)音頻濾波器中傳輸信息通道視為一個(gè)過濾器，經(jīng)過匹配濾波傳輸，聲無線電技術(shù)可以最大限度地提升最大輸出信號(hào)的信噪比[4]。之后，借助傳輸系統(tǒng)可以增加廣播電視的視聽感覺，然后給用戶提供高品質(zhì)的廣播電視服務(wù)。當(dāng)然，匹配濾波的原理是用不等比較法對功率輸出信號(hào)的噪聲功率進(jìn)行比較分析，以便于獲取最大的暫態(tài)信號(hào)。在我國的測試設(shè)備和廣播電視質(zhì)量檢測方法中，要想更好地濾除干擾噪聲，就要利用匹配濾波器的干擾速率來完成，并輔助廣電廣播技術(shù)開展頻譜劃分。

3.3 定期檢查

根據(jù)目前的真實(shí)情況來說，我國每個(gè)部門都在廣泛地了解無線電信號(hào)覆蓋的區(qū)域，但是各部門對其了解的程度不同，從而導(dǎo)致線路及電力管理署的工作效果不盡相同[5]。在廣播電視檢測系統(tǒng)中，信號(hào)覆蓋范圍預(yù)測有關(guān)技術(shù)發(fā)揮非常重要的作用。作為一種提供高質(zhì)量廣電高系統(tǒng)檢測的綜合預(yù)測技術(shù)，廣播技術(shù)結(jié)合了視頻廣播技術(shù)以及其他廣播技術(shù)，在進(jìn)行預(yù)測的時(shí)候通過信號(hào)傳送速率和無線電波來完成的。換種說法，在檢測廣播電視信號(hào)時(shí)，無線信號(hào)檢測結(jié)果技術(shù)可以提供相對準(zhǔn)確可靠的預(yù)測支撐，無線通信技術(shù)正不斷發(fā)展，在今后的廣播電視監(jiān)測系統(tǒng)中其發(fā)展和應(yīng)用會(huì)更加的廣泛。

4 無線電視技術(shù)在廣播電視監(jiān)測產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展前途

廣播電視監(jiān)測產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展在一定程度上可以轉(zhuǎn)變?nèi)藗兊纳钚问?，充?shí)了人們的生活內(nèi)容。但是隨著網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)沖撞，過去的廣播電視行業(yè)遭受了挑戰(zhàn)，為了可以順利追隨時(shí)代的變遷，廣播電視監(jiān)測行業(yè)實(shí)現(xiàn)了非常大的變革[6]。人們所說的數(shù)字無線廣播就是完成了數(shù)字音頻，在完整的音頻傳送途徑中都是用數(shù)字狀態(tài)進(jìn)行傳輸。音頻通過音響設(shè)備變成數(shù)字化后，在傳輸系統(tǒng)的幫助下傳送至廣播衛(wèi)星，在經(jīng)過廣播衛(wèi)星傳送給用戶[7,8]。但是，在應(yīng)用途徑中需關(guān)注時(shí)間、空間以及頻譜等相關(guān)性方面的相互對應(yīng)，只有這樣才能保證數(shù)據(jù)傳送的品質(zhì)，進(jìn)一步為我國廣播電視監(jiān)測產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展鋪平道路。認(rèn)知無線電技術(shù)在廣播電視監(jiān)測產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用不但可以減少電磁的干擾，而且可以有效利用高頻頻譜。所以，無論是為了面對市場競爭，還是為了跟上時(shí)代發(fā)展的腳步，認(rèn)知無線電技術(shù)在廣播電視監(jiān)測產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用都是順應(yīng)潮流的發(fā)展，也是未來廣播電視發(fā)展的基本方向[9,10]。

5 結(jié) 論

隨著廣播電視監(jiān)測產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，其業(yè)務(wù)范圍不斷擴(kuò)大，認(rèn)知無線電技術(shù)發(fā)揮著無法替代的作用。與此同時(shí)，要想提高廣播電視的信號(hào)質(zhì)量，提供高質(zhì)量的廣播電視服務(wù)，就一定要解決廣播電視信號(hào)的沒落、噪聲和頻偏的問題。認(rèn)知無線電技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測廣播電視信號(hào)，檢查信號(hào)的盲區(qū)，并按照信號(hào)估計(jì)結(jié)果自主進(jìn)行補(bǔ)償，因此增加了無線信號(hào)的準(zhǔn)確度。所以，在以后的廣播電視測試過程中要繼續(xù)深入開拓，切實(shí)提高廣播電視在市場上的競爭能力。