軟件無線電技術(shù)在數(shù)字廣播電視中的應(yīng)用

張海洲

摘要：文章闡述了當(dāng)前軟件無線電技術(shù)的具體概念及實(shí)際特點(diǎn)，分析了具體的體系結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵技術(shù)，總結(jié)了數(shù)字廣播電視發(fā)展過程中的具體需求以及對軟件無線電技術(shù)的實(shí)際要求：從系統(tǒng)平臺、核心技術(shù)以及系統(tǒng)應(yīng)用的角度，分析了軟件無線電技術(shù)在數(shù)字廣播電視中的具體應(yīng)用方法，結(jié)合實(shí)踐挖掘軟件無線電技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效益，確保能夠?yàn)楫?dāng)前的數(shù)字廣播電視發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字廣播電視：軟件無線電技術(shù)：系統(tǒng)平臺：應(yīng)用效益

中圖分類號：TN014

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著我國信息技術(shù)發(fā)展水平的不斷提高，傳統(tǒng)的廣播電視體系已逐漸轉(zhuǎn)型，強(qiáng)調(diào)傳播媒介的數(shù)字化、智能化，服務(wù)體系的多樣性和靈活性。新的體系不僅提升了人們的生活質(zhì)量，還為新時期廣電通信體系的高質(zhì)量發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。為確保數(shù)字廣播電視系統(tǒng)的科學(xué)運(yùn)行，本文以軟件無線電技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建的新型控制體系，依托軟件實(shí)現(xiàn)頻率以及寬帶控制，進(jìn)一步提升了信號傳輸效益以及傳輸質(zhì)量。本文以理論分析和文獻(xiàn)研究為主要方式，探討了數(shù)字廣播電視中軟件無線電技術(shù)的應(yīng)用，為數(shù)字廣播電視的創(chuàng)新提供參考。

1 軟件無線電技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

軟件無線電技術(shù)在當(dāng)前數(shù)字廣播電視應(yīng)用過程中面臨著較多的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)主要是由行業(yè)發(fā)展需求導(dǎo)致的，綜合實(shí)際情況來講，可以從以下兩點(diǎn)角度探討。

1.1 數(shù)字廣播技術(shù)的發(fā)展需求較為復(fù)雜

數(shù)字廣播電視是以數(shù)字處理技術(shù)為依托進(jìn)行音頻信號、視頻信號、數(shù)據(jù)信息的智能化編碼、調(diào)制、解碼、傳遞，能夠?yàn)橛脩籼峁╈`活多樣的信息化產(chǎn)品和信息服務(wù)[3]，不僅是當(dāng)前現(xiàn)代化廣電通信體系中的重要技術(shù)，還將成為新時期人們獲取外界信息的核心途徑。

隨著當(dāng)前數(shù)字廣播技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，廣播電視業(yè)務(wù)也在逐步拓展，不僅有了更高的時間、空間以及頻譜要求，還需要實(shí)現(xiàn)多種資源體系的關(guān)聯(lián)和整合，進(jìn)一步提升傳輸效益以及信息精準(zhǔn)度。這不僅可以從本質(zhì)上改變傳統(tǒng)廣播電視帶來的一系列誤區(qū)和矛盾，還可以降低數(shù)字廣播電視信息傳輸過程中出現(xiàn)的時延擴(kuò)展和多徑衰落問題出現(xiàn)的概率。除此之外，新時期的數(shù)字廣播電視體系還需要提升經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)，這樣才可以為后續(xù)的持續(xù)性發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。其中，借助軟件無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳輸體系創(chuàng)新，能夠從根本上降低外界干擾影響，進(jìn)一步提升資源利用效率，打造具有較強(qiáng)拓展性且靈活高效的廣播電視體系。

1.2 無線電技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)容繁多

軟件無線電技術(shù)在數(shù)字廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用，主要是借助無線電波進(jìn)行信號傳輸，通過對電流強(qiáng)弱的轉(zhuǎn)化能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)提取。將軟件無線電技術(shù)與數(shù)字廣播技術(shù)進(jìn)行融合，不僅能夠從根本上提升廣播電視信號的傳輸質(zhì)量和效益，還可以降低電視畫面以及音質(zhì)失真等問題出現(xiàn)的概率。

結(jié)合我國當(dāng)前數(shù)字廣播電視發(fā)展的特征，軟件無線電技術(shù)已與其進(jìn)行了融合，并依托數(shù)字廣播電視的實(shí)際發(fā)展特點(diǎn)，打造其他新型的技術(shù)體系，具體內(nèi)容如表1所示。

2 理論研究

2.1 軟件無線電技術(shù)的具體概念及發(fā)展歷史

在探討軟件無線電技術(shù)之前，首先需要了解無線電技術(shù)的概念。無線電本質(zhì)上是一種電磁波，可以在空氣和真空中傳輸，無線電本身也帶有額定頻率，上限頻率為300 GHz，其下限頻率并不固定。通常來講，當(dāng)前生活中常用的無線電頻率為10 KHz -300 GHz.3 KHz-300 GHz這幾種標(biāo)準(zhǔn)[1]。

軟件無線電技術(shù)是近年提出的一種新型無線通信結(jié)構(gòu)，主要是結(jié)合無線通信領(lǐng)域存在的傳統(tǒng)問題打造新型的通信體系，有效解決標(biāo)準(zhǔn)競爭激烈以及頻率資源緊張等矛盾。在無線個人通信發(fā)展領(lǐng)域，傳統(tǒng)的無線通信通常是以硬件設(shè)備為主，而軟件無線電的產(chǎn)生能夠代替硬件無線電實(shí)現(xiàn)傳輸效率的提升。最初軟件無線電概念誕生于20世紀(jì)90年代初期，是由美國電信系統(tǒng)領(lǐng)域提出的新型概念。其設(shè)計(jì)目標(biāo)是打造一個具備通用性和開放性的硬件平臺。平臺中的相關(guān)軟件模塊，在加載的過程中便可以用于無線通信；更改軟件便能夠調(diào)整無線系統(tǒng)，可以進(jìn)一步進(jìn)行拓展和維修，不必要重新進(jìn)行硬件設(shè)備的電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這種無線通信技術(shù)本身具備極強(qiáng)的兼容性，能夠滿足不同主體的使用需求。最早的軟件無線電技術(shù)被應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，而隨著近些年社會發(fā)展需求的不斷提升，各領(lǐng)域也逐漸認(rèn)識到軟件無線電技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。從其原理角度來講，主要是將標(biāo)準(zhǔn)化以及模塊化的硬件單元通過總線方式連接，構(gòu)建成基本平臺，再通過加載軟件實(shí)現(xiàn)無線通信功能的創(chuàng)新。該系統(tǒng)是利用軟件來完成盡可能多的無線電功能[2]。

2.2 軟件無線通信技術(shù)的應(yīng)用原理

從應(yīng)用原理的角度來講，軟件無線通信技術(shù)是建立在電波的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的信息傳遞。電波是導(dǎo)體中電流運(yùn)行過程中產(chǎn)生的，將電波進(jìn)行調(diào)制之后，可以將其中的信息加載到無線電波上。電波則會通過其他傳出介質(zhì)傳輸?shù)浇K端設(shè)備，在傳輸?shù)倪^程中會引起周邊磁場出現(xiàn)變化，這時導(dǎo)體中就會產(chǎn)生電流。通過技術(shù)手段提取電流，然后以解碼的方式獲取其中的信息，便可以實(shí)現(xiàn)無線傳輸。

2.3 軟件無線電技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

靈活性以及開放性，是軟件無線電技術(shù)應(yīng)用期間的核心特點(diǎn)。

首先，從靈活性角度來講，以硬件平臺為依托，以軟件模塊為主要組成部分進(jìn)行的無線電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，只要增加其中的模塊，便可以增加額外的無線電系統(tǒng)。

其次，從開放性的角度來講，利用軟件無線電能夠與任何一個電臺進(jìn)行直接的通信，不僅也可以為其他電臺提供射頻中繼服務(wù)，還可以同時與傳統(tǒng)的舊體制電臺以及新體制鍵盤進(jìn)行重新連接，是提升無線通信體系，可持續(xù)發(fā)展質(zhì)量的重要技術(shù)。

3 軟件無線電技術(shù)的優(yōu)化使用策略

軟件無線電技術(shù)與數(shù)字廣播電視領(lǐng)域之間的融合，本身具備較強(qiáng)的交互性，二者都是以信息技術(shù)為依托進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。為了進(jìn)一步解決當(dāng)前數(shù)字廣播技術(shù)發(fā)展需求復(fù)雜、應(yīng)用內(nèi)容繁多等挑戰(zhàn)，需要進(jìn)一步發(fā)揮軟件無線電技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢，增強(qiáng)數(shù)字廣播電視信號傳輸效益以及傳輸質(zhì)量，更可以借助軟件無線電技術(shù)的靈活性和開放性，實(shí)現(xiàn)數(shù)字廣播電視服務(wù)的拓展。因此所構(gòu)建的系統(tǒng)平臺就必須迎合廣播電視領(lǐng)域的發(fā)展需求。

3.1 打造立體化的平臺架構(gòu)

軟件無線電技術(shù)在數(shù)字廣播電視應(yīng)用時能夠從平臺構(gòu)架和核心技術(shù)兩方面實(shí)現(xiàn)信號傳輸效益和信號質(zhì)量的全面提升，在頻譜資源整合基礎(chǔ)上拓展數(shù)字廣播電視的兼容性和貫通性，為我國數(shù)字廣播電視發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

軟件無線電技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中，系統(tǒng)需要由硬件平臺和軟件模塊組成，其具體結(jié)構(gòu)如下：數(shù)字上下變頻器、高速數(shù)字信號處理器、寬帶數(shù)模變換器、模擬前端等結(jié)構(gòu)共同組成了軟件無線電技術(shù)的硬件平臺[4]。在具體系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，需要合理運(yùn)用不同的模塊來進(jìn)行拓展和創(chuàng)新。例如，社會生產(chǎn)生活過程產(chǎn)生的一系列數(shù)據(jù)源類型較多，音視頻以及文字是最基礎(chǔ)的傳輸對象，在系統(tǒng)運(yùn)作的過程中，需要結(jié)合實(shí)際的傳輸對象，選擇不同的調(diào)制方式。當(dāng)前，應(yīng)用較為廣泛的調(diào)制方式為ksp兼容方式。需要注意的是為了進(jìn)一步提升信息傳輸?shù)馁|(zhì)量。在硬件平臺構(gòu)建過程中，需要把握好其系統(tǒng)的開放性、拓展性和模塊性，形成集成化體系。一般來講，針對多種類型的數(shù)據(jù)信息，往往會通過多路訪問技術(shù)獲取信息，完成模擬前端數(shù)據(jù)采集。采集完成后通過模數(shù)變換器和變頻器處理后將信號傳輸?shù)絉F前端，再通過數(shù)模變換器和數(shù)字信號處理器等提取信息，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息處理。

而從軟件體系的角度來講，調(diào)制算法庫、函數(shù)庫、信號流變換庫以及DSP指令是無線電通信技術(shù)的分層軟件體系，這些要素將影響軟件的開發(fā)質(zhì)量和實(shí)際應(yīng)用性能，進(jìn)而會影響軟件無線電技術(shù)的傳輸效率。雖然當(dāng)前市場上的軟件無線電硬件平臺數(shù)量較多，但并不是意味著所有的軟件都可以和硬件平臺相適應(yīng)。因此需要結(jié)合硬件平臺本身的特點(diǎn)，打造靈活的軟件兼容方式，這樣才可以讓系統(tǒng)具備開放性和靈活性，形成系統(tǒng)化、層次化的無線電傳輸軟件體系，為數(shù)字廣播電視中無線電技術(shù)的應(yīng)用提供完備的軟件支撐。

3.2 科學(xué)創(chuàng)新軟件無線電技術(shù)的分支技術(shù)

3.2.1 寬帶多頻段技術(shù)

軟件無線電技術(shù)在通信領(lǐng)域具備著較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值，能夠和計(jì)算機(jī)技術(shù)相互融合。寬帶多頻段是其核心技術(shù)。在傳統(tǒng)的廣播無線電視信號傳輸體系中，天線是主要的傳輸介質(zhì)，但天線的傳輸效果并不理想，因此要想更好地提升信號傳輸質(zhì)量，就必須提高寬帶多頻段技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，將各種多頻段進(jìn)行有效組合。

3.2.2 高速數(shù)字處理及DSP技術(shù)

高速數(shù)字處理及DSP技術(shù)是當(dāng)前無線電技術(shù)中的重要組成部分。DSP技術(shù)主要負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)字處理，是無線電系統(tǒng)運(yùn)行過程中的關(guān)鍵步驟。該技術(shù)主要負(fù)責(zé)對高頻段數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。其不僅可以解決大量數(shù)據(jù)信息集中處理的難題，還可以提升數(shù)據(jù)處理效率和處理質(zhì)量。在數(shù)據(jù)處理過程中，需要依托數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以便更好地應(yīng)變多元化的信息傳播環(huán)境，提升模數(shù)轉(zhuǎn)換器的速率和寬帶的層級。DSP技術(shù)應(yīng)用過程中數(shù)據(jù)流量較大且計(jì)算量復(fù)雜，需要配合數(shù)據(jù)庫、數(shù)字處理器模塊和集成電路等完成處理任務(wù)，必要時可以設(shè)置專用集成電路提升數(shù)據(jù)處理速率和成效[5]。

3.2.3 接口技術(shù)

軟件模塊和硬件平臺之間的融合需要通過多種類型的接口來完成，軟件無線電通信體系與其他電臺之間的聯(lián)合也需要通過接口來完成。其中，無線電技術(shù)中應(yīng)用的總線接口以及I/O接口是最常見的數(shù)據(jù)傳輸方式，能夠進(jìn)一步發(fā)揮虛擬網(wǎng)絡(luò)的靈活性和通用性。這種接口類型當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛，相關(guān)結(jié)構(gòu)和零部件質(zhì)量可靠。從具體的接口選擇角度來講，可以結(jié)合不同的接口類型進(jìn)行針對性分析，比如，在總線接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選擇過程中，可以適當(dāng)運(yùn)用VME標(biāo)準(zhǔn)．I/O接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選擇的過程中可以適當(dāng)運(yùn)用PCII/O接口標(biāo)準(zhǔn)、USB接口標(biāo)準(zhǔn)等，形成靈活的接口指標(biāo)，從而全面提升數(shù)字廣播電視無線電系統(tǒng)的靈活性和通用性。

3.3 全面增強(qiáng)軟件無線電技術(shù)的應(yīng)用成效

依托軟件無線電技術(shù)進(jìn)行數(shù)字廣播電視系統(tǒng)的優(yōu)化，強(qiáng)調(diào)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)相配合，不僅可以提升信號傳輸效率和質(zhì)量，還可以為數(shù)字廣播電視的業(yè)務(wù)體系拓展奠定良好的基礎(chǔ)。

最初的軟件無線電技術(shù)，在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用是在20世紀(jì)末期，世界數(shù)字廣播drm首次進(jìn)行無線電技術(shù)的融合，并且提升了廣播質(zhì)量[6]。發(fā)展至今，國際上已經(jīng)誕生了多種類型的數(shù)字廣播電視運(yùn)行體系，且形成了科學(xué)的數(shù)字廣播電視軟件，無線電系統(tǒng)平臺，進(jìn)入無線電技術(shù)能夠進(jìn)行信號帶寬的調(diào)整，進(jìn)一步提升信號動態(tài)范圍。

另外，軟件無線電技術(shù)還可以將變頻技術(shù)和數(shù)字廣播電視進(jìn)行融合。變頻器能夠進(jìn)行信號處理，同時調(diào)整信號發(fā)射系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，在數(shù)字編碼以及變頻調(diào)制的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)字相位和信號的轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步提升數(shù)字信號的傳輸范圍。

我國當(dāng)前也誕生了多種類型的無線電平臺，便是當(dāng)前較為標(biāo)準(zhǔn)的軟件無線電臺結(jié)構(gòu)，軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兼容，不僅可以及時調(diào)整數(shù)字廣播電視接收的效果，還可以利用DSP處理器落實(shí)數(shù)字轉(zhuǎn)換以及系統(tǒng)調(diào)制。在提升信號精度的過程中，可以處理雙向通信困難等問題，不僅提升了信號傳輸?shù)慕?jīng)濟(jì)效益，還能夠?yàn)閿?shù)字廣播電視服務(wù)體系的多元化創(chuàng)新提供保障，如圖1所示。

4 結(jié)語

綜上所述，在當(dāng)前的數(shù)字廣播電視系統(tǒng)發(fā)展過程中，為了進(jìn)一步增強(qiáng)數(shù)字信號傳輸?shù)男屎唾|(zhì)量，打造相互聯(lián)合的數(shù)字廣播電視服務(wù)體系，可以積極利用軟件無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)創(chuàng)新。軟件無線電技術(shù)能夠提供空時無線電、感知無線電、ipcn技術(shù)以及無線電資源管理技術(shù)。不僅能夠增強(qiáng)數(shù)字廣播電視的系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量，滿足新時期不同群體的實(shí)際娛樂需求，還可以提升廣播電視系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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（編輯姚鑫）