軟件無線電在廣播電視信號處理及相關方向的應用

摘要：在我國廣播電視行業(yè)快速發(fā)展的背景下，廣播電視相關技術得以全面創(chuàng)新，為群眾提供了豐富的電視節(jié)目，有效滿足了群眾生活娛樂的需求。在廣播電視領域發(fā)展過程中，信號處理技術經(jīng)過多次更新，各項先進技術的應用，使得信號強度、穩(wěn)定性得以提高，其中軟件無線電技術具有良好的應用效果，推動了廣播電視信號處理創(chuàng)新。因此，本文將對軟件無線電在廣播電視信號處理及相關方向的應用進行深入研究與分析，并結合實踐經(jīng)驗總結一些可行性措施，希望可以對相關人員的工作開展有所幫助。

關鍵詞：軟件無線電；廣播電視；信號處理；相關方向；具體應用

在數(shù)字化、網(wǎng)絡化和交互式的無線電廣播整體發(fā)展速度的背景下，軟件無線電技術得以廣泛應用，能夠滿足人們對廣播電視質量與穩(wěn)定性的需求。相比于傳統(tǒng)的模擬信號，無線電廣播數(shù)字化可以提供更好的信號質量和穩(wěn)定性，更好地適應廣播電視行業(yè)的發(fā)展需求。軟件無線電技術的應用可以對電視信號進行處理和優(yōu)化，有效提升廣播電視信號質量。通過采用數(shù)字信號處理、信道編碼和解碼等技術，可以減少信號丟失和失真，提高音視頻的清晰度和穩(wěn)定性。因此，在廣播電視行業(yè)的發(fā)展中，加強軟件無線電技術的建設和應用非常重要。

一、傳統(tǒng)廣播電視信號處理

電視信號通過電視系統(tǒng)的作用進行傳輸，將圖像、視頻等相關信號連接在一起，并利用無線技術以電視形式反映出遠處的動態(tài)景觀和圖像。傳統(tǒng)的電視廣播信號主要包括發(fā)射、信號接收以及處理等幾個部分構成，同時還根據(jù)傳送媒介的不同將信號分為無線和有線兩種方式。其中無線信號主要通過衛(wèi)星廣播和廣播電視傳播，地面廣播電視信號的覆蓋則主要依靠廣播發(fā)射器與接收器。廣播電視播出是指將廣播節(jié)目內(nèi)容以安全、高效、清晰且穩(wěn)定的方式傳輸給電視觀眾。廣播電視觀眾接收的信號需要具有完整性和流程性等基本特征，播出的內(nèi)容也需要具有真實性。廣播電視播出主要涉及傳輸技術和播出安全兩個方面，其中傳輸技術是實現(xiàn)節(jié)目穩(wěn)定且流暢播出的技術基礎，而播出安全技術則是保障節(jié)目播出后的安全性，同時也方便工作人員及時掌握節(jié)目播出情況，這些技術的應用能有效降低廣播電視播出的風險[1]。

最早采用的廣播電視信號處理技術是微波技術，它具有較強的抗干擾能力和相對低的建設維護成本。然而，微波信號在傳輸過程中會產(chǎn)生一定的損耗，并且城市中的高層建筑會對信號造成阻礙，因此逐漸被其他信號處理技術所取代。廣播電視衛(wèi)星技術能夠實現(xiàn)較遠距離的信號傳輸，覆蓋范圍廣，可以進行大容量且高質量的信號傳輸。然而，衛(wèi)星傳輸過程中也會存在一定的信號損耗，并且會受到環(huán)境干擾的影響。近年來，廣播電視光纖傳輸技術得到了快速發(fā)展。光纖傳輸技術具有高質量的信號傳輸、可靠性和穩(wěn)定性較好的特點，同時受到的干擾也較少，這使得廣播電視信號得以全面增強[2]。

二、軟件無線電在廣播電視信號處理

（一）軟件無線電概述

軟件無線電技術主要包括硬件與軟件兩個部分。硬件部分包括數(shù)字變頻器、模擬前端設備、數(shù)字信號處理設備和寬帶設備等，構成了一個完整的軟件無線電平臺。這些硬件設備具有開放性、拓展性和兼容性等特征，適用于不同類型的軟件無線電設備，可以有效提高無線電廣播質量。軟件部分則是利用軟件實現(xiàn)對硬件功能的控制和調(diào)整。根據(jù)不同的播出內(nèi)容、發(fā)送頻段和發(fā)送范圍，需要采用相應的軟件無線電技術。軟件無線電技術基于無線通信協(xié)議，實現(xiàn)對無線電廣播的調(diào)制和數(shù)據(jù)傳輸。使用軟件無線電技術可以實現(xiàn)無線電廣播的工作頻段、設備調(diào)制和信息傳輸?shù)裙δ堋Ｅc傳統(tǒng)的硬件無線電技術相比，軟件無線電技術具有升級簡便、維護成本較低的優(yōu)勢。在建設數(shù)字無線電廣播平臺時，需要確保通信質量，將軟件無線電的寬帶轉換器盡量靠近天線，以提高通信質量。通過軟件無線電技術，可以實現(xiàn)靈活的調(diào)制和數(shù)據(jù)傳輸，滿足不同需求的無線電廣播應用。軟件無線電技術的發(fā)展將推動無線電廣播的質量提升和應用成本的降低。

（二）軟件無線電對廣播電視信號的處理

軟件無線電技術在廣播電視領域中的應用主要有平臺架構和核心技術兩個方面。這些應用旨在提升廣播電視信號的傳輸效益和質量，同時在整合頻譜資源的前提下，拓展廣播電視信號的兼容性與可連通性，從而為數(shù)字廣播電視的發(fā)展奠定了良好的基礎。

1.平臺架構

在數(shù)字廣播電視中，軟件無線電系統(tǒng)的硬件主要包括模擬前端、傳輸介質和處理等，而軟件部分涵蓋了DSP數(shù)據(jù)技術、數(shù)據(jù)庫、編碼庫以及指令等。在硬件平臺建設中，為了確保廣播電視信號質量和效益，硬件平臺需要具有良好的開放性、拓展性以及模塊性。在傳輸過程中，數(shù)據(jù)源豐富，需要進行信號源編碼和信息道編碼，并結合多路訪問技術獲得信息。信號源編碼將不同信號源進行編碼，信息道編碼將編碼后的信號通過傳輸介質傳輸?shù)侥康牡?，多路訪問技術可以同時傳輸多個信號。在數(shù)據(jù)采集完成后，利用模擬變換器、變頻器等設備，將處理后的信號傳輸?shù)絉F前端，然后利用模擬變換器和數(shù)字信號處理器可以獲取關鍵信息，對系統(tǒng)進行處理和調(diào)整。

同時，為提升兼容性和貫通性，軟件設計一般采用分層的體系結構。根據(jù)硬件設備的要求對軟件進行合理的分層設置，包括DSP軟件、算法庫、編碼庫以及函數(shù)庫等。這樣構建層次化和系統(tǒng)化的軟件無線電體系，能夠為數(shù)字廣播電視信號處理提供支持[3]。

2.核心處理技術

將軟件無線電應用在數(shù)字廣播電視中，需要加強對帶寬多頻段技術的應用。首先，在工作寬帶1MHz—3MHz基礎上，設置帶寬多頻段，可以使用組合式多頻段天線來實現(xiàn)無線電信號的傳輸。其次，需要充分應用A/D與D/A技術，結合轉換器實現(xiàn)數(shù)字廣播電視中無線電技術的模數(shù)和數(shù)模信號轉換。在這個過程中，需要對頻率進行精確地調(diào)整，可以結合變頻技術來實現(xiàn)，以便將無線電信號高效地傳輸?shù)缴漕l前端。這樣可以保證無線電傳輸?shù)膭討B(tài)范圍。再次，DSP技術的應用也應得到加強，可以采用DSP技術對數(shù)字廣播電視中的信號進行處理，實現(xiàn)中頻與基帶數(shù)字信號之間的相互轉換。在DSP技術的應用中，數(shù)據(jù)流量較大且計算處理較為復雜，需要結合數(shù)據(jù)庫、數(shù)字處理器和集成電路等設備來完成。在某些特殊要求的情況下，可能需要設置專用的集成電路模塊，以提升數(shù)據(jù)處理的效率和效果。最后，靈活采用接口技術也是至關重要的，以確保數(shù)字廣播電視系統(tǒng)的高效運營。特別是在數(shù)字廣播電視中的總線接口和I/O接口技術方面，需要準確掌握應用要點。在總線接口技術方面，可以加強對VME標準的應用；在I/O接口技術標準方面，可以選擇PCI和USB標準，以構成多樣性的接口指標，從而提高數(shù)字廣播電視無線電系統(tǒng)的靈活性和通用性[4]。

三、軟件無線電在相關方向的應用

在廣播電視領域，傳統(tǒng)的廣播電視信號處理技術存在一定的局限性，而軟件無線電技術的應用卻能夠有效提升并提高廣播電視信號質量，從而全面促進廣播電視領域的發(fā)展。特別是與數(shù)字廣播電視的結合，軟件無線電技術具有良好的應用效果，能夠全面提高數(shù)字電視的綜合質量。因此，需要明確軟件無線電的應用要點，并進一步創(chuàng)新其應用技術體系。

因此，本文結合相關實踐經(jīng)驗，總結如下多項軟件無線電技術的應用方式：

（一）在數(shù)字電視中的應用

在廣播電視行業(yè)的發(fā)展過程中，新一代數(shù)字電視即第三代高清晰電視成為主要的發(fā)展方向。第三代高清晰電視具有超過1000線的清晰度，并且擁有多項功能。為了實現(xiàn)如此高的清晰度，采用了MPEG-2壓縮編碼技術，使高清晰電視的信源編碼速度能夠達到25MHz。為了在現(xiàn)有的模擬電視信號中傳輸高清晰信號，需要進行信道編碼來壓縮傳輸寬帶。目前，信源編碼已經(jīng)有了統(tǒng)一的標準，但國際標準仍然根據(jù)傳輸媒介的變化而變化。

當前的數(shù)字電視有三種主要的傳輸方式，分別為DVB-T、DVB-S和DVB-C。新一代數(shù)字電視仍然存在多種制式共存的情況，在具體處理中需要解決接收制式多樣化的問題，這是提升數(shù)字電視覆蓋率和降低用戶接收成本的關鍵。當將軟件無線電技術應用于數(shù)字電視時，其基本播放原理流程為：MPG2信源編碼→數(shù)字電視通用調(diào)制→DDC→DAC→濾波器→DUC→PA→傳輸媒介。數(shù)字電視通用調(diào)制器能夠產(chǎn)生和同步插入多種制式的數(shù)字電視信號，并具備糾錯編碼功能。

基于軟件無線電技術的數(shù)字廣播電視不僅能夠產(chǎn)生多種制式的數(shù)字信號，還可以適應多種編碼速率。系統(tǒng)具備較強的升級能力，當產(chǎn)生新的編碼制式時，只需通過軟件更新即可實現(xiàn)對新制式的播放，而無需全面升級系統(tǒng)，從而降低運營和維護成本[5]。

目前電視廣播頻帶較寬，數(shù)字化信息傳輸速率較快，要通過軟件實現(xiàn)所有設備功能存在一些限制。由于軟件的逐條運行指令的特性，即使采用多處理器進行協(xié)同預算，也無法完成大量信息的快速處理，這限制了軟件在數(shù)字廣播電視中的應用。因此，在采用軟件無線電技術時，可以考慮以下設計方案：

1.信道設備模塊的設計

各個模塊需要提供具有控制效果的軟件接口。信道設備包括調(diào)制調(diào)節(jié)器、信道頻率綜合器和信道編碼翻譯器等，這些設備的參數(shù)可以通過軟件控制，比如解調(diào)方式、信道編碼方式和加密方式等。

2.硬件與軟件結合的模塊設計

在模塊設計中，可以采用硬件與軟件相結合的方式。確保軟件和硬件負載設計的合理性，更多地設計智能化硬件子模塊，并應用可編程的專用芯片設備，減少軟件運行負擔，提升整體運行穩(wěn)定性。

3.數(shù)字廣播電視系統(tǒng)的廣播與接收

數(shù)字廣播電視系統(tǒng)的廣播與接收基本結構包括信源編碼、壓縮系統(tǒng)、服務復用系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和傳輸子系統(tǒng)等。采用軟件無線電技術的數(shù)字電視接收系統(tǒng)的基本運行流程為：數(shù)字電視傳輸媒介→DUC→ADC→DDC→數(shù)字電視通用調(diào)制→MPEG-2解碼→顯示器。采用這種設計方案，能夠降低軟件化數(shù)字電視的成本，并具有較好的整體發(fā)展前景。

（二）在DRM中的應用

DRM發(fā)射機是常用于無線廣播中的發(fā)射設備，可以實現(xiàn)數(shù)字電視信號的遠距離傳輸。在信息數(shù)字化電視廣播發(fā)展的背景下，與計算機技術的融合使得通過網(wǎng)絡能夠增強DRM播放質量。然而在具體應用中，網(wǎng)絡帶寬相比無線電廣播帶寬較低，導致無線電廣播與網(wǎng)絡技術融合的效果不夠理想。因此，為在無線電廣播中選擇網(wǎng)絡傳播，需要加強對軟件無線電技術的應用，通過這種方式增強網(wǎng)絡帶寬，確保能夠全面進行網(wǎng)絡廣播，并實現(xiàn)預期的無線電廣播播送帶寬。

在采用軟件無線電技術時，需要充分考慮到DRM發(fā)射機的特征，即其系統(tǒng)獨立性。DRM發(fā)射機在運行時可以獨立完成廣播電視信號的數(shù)字化處理。因此，在采用軟件對其進行調(diào)制時，需要根據(jù)該特征設置相應的調(diào)制功能，使得DRM發(fā)射機具備調(diào)制、信號數(shù)字化等功能。此外，DRM發(fā)射機還應能夠將轉換后的數(shù)字信號經(jīng)過放大后全頻段播送，這是軟件無線電技術的有效應用方式。

（三）與計算機技術的結合應用

現(xiàn)代數(shù)字廣播電視與計算機技術的結合緊密且重要，尤其是通信技術和軟件技術的融合。計算機通信技術為無線電廣播提供了廣闊的空間，通過軟件無線電技術能夠實現(xiàn)多頻段播送，從而拓展了無線電廣播的覆蓋范圍，而且整體投資與維護成本較低。在數(shù)字廣播技術方面，計算機的軟件技術起著關鍵的作用。利用軟件編程，可以對無線電廣播信號進行處理，實現(xiàn)信號的數(shù)字化轉換，從而提升廣播信號質量和信息安全性，同時也增強了傳輸距離和速度。此外，為了滿足無線電廣播的實時性要求，需要加強對數(shù)字信號處理（DSP）技術的應用。通過計算機設備和軟件無線電技術的融合，數(shù)字電視廣播信號處理的效果將得到顯著提升。

（四）與移動網(wǎng)絡技術的結合應用

隨著移動網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展和無線網(wǎng)絡的廣泛應用，越來越多的電視廣播用戶通過網(wǎng)絡接收廣播信號。這種趨勢對傳統(tǒng)的無線電廣播行業(yè)產(chǎn)生了很大的沖擊，但同時也為其帶來了全新的發(fā)展機遇。為了在競爭激烈的市場中獲得更多的份額，無線電廣播行業(yè)需要提供更高質量的電視節(jié)目，同時還需要拓寬播送范圍。軟件無線電技術在這方面具有很好的應用效果。通過利用網(wǎng)絡，可以實現(xiàn)更廣泛的廣播播送。然而，在將廣播電視信號傳輸?shù)綗o線網(wǎng)和移動網(wǎng)絡時，需要考慮不同帶寬之間的頻段問題。

為了解決這個問題，可以采用軟件無線電技術對信號進行數(shù)字化處理，并利用數(shù)字信號處理器（DSP）進行解碼。采用數(shù)字廣播電視接收（DRM）和DSP接收，能夠有效解決傳統(tǒng)無線電廣播信號單一的問題。這種技術的應用實現(xiàn)了雙向互動，提升了觀眾與無線電廣播之間的互動體驗。觀眾可以通過廣播節(jié)目中的投票、評論等方式與廣播互動，增強了用戶的參與感和體驗。

四、結束語

綜上所述，本文簡要闡述了傳統(tǒng)電視廣播的信號處理方式，并對軟件無線電技術在廣播電視信號處理方面的應用進行了分析。通過數(shù)字化處理和雙向互動，軟件無線電技術能夠提供更高質量的節(jié)目內(nèi)容，并拓寬廣播的播送范圍。這種技術的應用為廣播電視行業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇，同時也提升了用戶的觀看體驗和參與度。最后希望這些分析和應用能夠對廣播電視領域的發(fā)展起到一定的借鑒和幫助，促進廣播電視技術水平的不斷提升。

參? 考? 文? 獻

[1]張功軍.廣播信號傳輸與發(fā)射中的安全問題分析[J].電子技術，2022，51（12）：136-138.

[2]孫清芳，劉偉進，江立世，等. 無線電廣播中軟件無線電技術的應用研究[J]. 中國寬帶， 2021（1）：70-71.

[3]戰(zhàn)明洋.無線電技術在廣播電視監(jiān)測行業(yè)的應用[J].衛(wèi)星電視與寬帶多媒體， 2021（13）：15-16.

[4]韓淑梅.數(shù)字廣播電視系統(tǒng)中的軟件無線電技術研究[J].電視技術， 2022， 46（7）：200-202.

[5]郭凝.認知無線電技術在廣播電視監(jiān)測中的運用分析[J]. 通信電源技術， 2021， 38（5）：204-206.

周燁楠（1982-），女，漢族，北京海淀，碩士研究生，工程師，研究方向：廣播電視相關技術。