認知無線電技術在廣播電視監測中的運用分析

郭 凝

（國家廣播電視總局 成都監測臺，四川 成都 610000）

0 引 言

我國認知無線電技術研究開發及使用的起點比較晚，但是這幾年隨著科學技術和電力技術的不斷發展，增加了對認知無線電技術的研究開發，同時也加大了對廣播電視監測和廣播技術標準化的重視。廣播電視產業的可持續發展在一定程度上促進了我國國民收入的上漲，與此同時，隨著廣播電視產業的發展，網絡技術開始全面進行普及，人們收看廣播電視新聞的方式也發生了變化，各式各樣新型媒體的復興體系對廣播電視產業的發展產生了嚴重的威脅。因此，廣播電視業不得不尋找對策來應對認知無線電技術的變革，使認知無線電技術可以實時監測廣播電視信號，從而改進廣播電視工作方式，提高市場競爭能力，改進企業管理和運營的相關方式。

1 認知無線電技術分析

無線電是一種在自由空間中傳導的有限頻段電磁波，其頻率的最高點為300 GHz，最低的頻率未明確標[1]。借助輔助無線電波完成信號傳輸的技能被稱做認知無線電技術，它傳遞數據和信息的原理就是不一樣硬度的導體能夠產生電流，并且將消息攜帶在無線電波上，通電時通過媒介傳播，當電波連接到接收器時，無線電波將會對磁場產生沖擊，使它本身內部導體出現電流，并從里面獲得有關的信息，最后完成信息在電視中的傳輸。

認知無線電技術是廣泛和靈巧的。經過軟件板塊，認知無線電技術可以增加新項目，還可以和各種廣播完成通信，并且可作為其他電臺和電視臺的無線電中轉站。隨著科學技術的快速發展，硬件得以實現更新并擴展的更高。因為認知無線電技術使用公式化的板塊化組織，所以這項技術可以通過在大型節目塊中加載無線電來更新和推廣，并且隨著技術的再次發展，還可以完成和新老無線電到電臺的同聲通信，這在一定的程度上可以有效管理老系統的無線電，延長其使用時間和生命周期。

2 廣播電視監測的無線電技術

2.1 時空無線電技術

空間傳遞數據的過程中會產生一定的空間差別，借著時空無線電技術可以將空域內同頻率和同間隔的信號相互分離，保證同頻率的信號互不干擾，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 認知無線電技術

認知無線電技術是指使用軟件無線電擴大廣播電頻譜資源的使用，從而使得各種無線電技術能夠融會貫通的一項技術。稀疏信號頻帶占用示意如圖1所示。

圖1 稀疏信號頻帶占用示意圖

2.3 IPCN技術

IPCN在Internet上也稱為IP技術，該技術具有很強的兼容性，常被應用于廣播領域。隨著廣電行業隨著互聯網的普及，人們對網絡資源的需求也隨之日益增加，網絡信息技術的飛速發展推動了IP技術在廣播行業中的應用。

2.4 無線資源治理技術

在無線數字廣播產業發展過程中，無線資源管控技術對無線通信的發展起到了一定的推動作用[2]。利用無線電技術完成資源監管，可以充分把控信號信息，并對其進行對應的探討，給有關人員的工作提供真實的數據信息。在廣播電視行業，無線資源監管技術應運而生，為電視工作的有效開展奠定了穩定的基礎。

3 認知無線電技術的應用

3.1 無線電感知技術

3.1.1 單點檢測

單點檢測的方法是指由主要用戶發送信件給用戶。當用戶接收到主要用戶的信號之后會收取主用戶的信號、干擾信號以及噪聲，并采用估計準則判斷法檢查有沒有其他信號，如果剩余信號存在就指示無線電和電視系統中有空閑信號，就表明主用戶的信號在接受信號內。檢測原理是基于能量、匹配濾波設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，但單點檢測方法也存在一些缺陷，必須重新設計一個特殊的濾波器。在廣播電視監測系統中，應用認知無線電技術可以最大限度地提高能量檢測效率。經過測量廣播電視的視聽效果來判斷接收功率，并以預定的閾值對裝置進行檢測，從而判斷認知無線電技術傳播信號的功率輸出信號中是否存在噪聲，這種檢測方法被稱為認知無線電技術能量檢查。其原理是在匹配濾波器的幫助下，將接收信號在一段時間內的功率進行累加，同時完成門限閾值的預設，然后將數據與噪聲功率值進行比較，從而輔助廣播電視監測判斷是否有空閑信道。如果受噪聲影響，功率估計值有偏差，那么整個檢測結果的準確性也會被影響。

3.1.2 多點協同頻譜監聽方法

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

圖2 基于無線電認知技術的頻譜監測系統架構圖

此時，要利用多個設備一起檢查以便于提升系統檢測和無線測量的精度。多設備檢測組織的模板大部分采用中央控制結構，將它們放置在不同的位置，這樣每個設備就可以單獨發射和運行。它可以對用戶傳輸的本地信號完成檢測工作，然后將每個機器的檢測結果集中匯總到中心節點內[3]。

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

3.2 匹配濾波器

就機器自身來說，它擁有的響應特征是固定數字頻率的函數，在形容不同數據的傳遞特性時可以用域函數來完成。將整個音頻濾波器中傳輸信息通道視為一個過濾器，經過匹配濾波傳輸，聲無線電技術可以最大限度地提升最大輸出信號的信噪比[4]。之后，借助傳輸系統可以增加廣播電視的視聽感覺，然后給用戶提供高品質的廣播電視服務。當然，匹配濾波的原理是用不等比較法對功率輸出信號的噪聲功率進行比較分析，以便于獲取最大的暫態信號。在我國的測試設備和廣播電視質量檢測方法中，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開展頻譜劃分。

3.3 定期檢查

根據目前的真實情況來說，我國每個部門都在廣泛地了解無線電信號覆蓋的區域，但是各部門對其了解的程度不同，從而導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中，信號覆蓋范圍預測有關技術發揮非常重要的作用。作為一種提供高質量廣電高系統檢測的綜合預測技術，廣播技術結合了視頻廣播技術以及其他廣播技術，在進行預測的時候通過信號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時，無線信號檢測結果技術可以提供相對準確可靠的預測支撐，無線通信技術正不斷發展，在今后的廣播電視監測系統中其發展和應用會更加的廣泛。

4 無線電視技術在廣播電視監測產業中的發展前途

廣播電視監測產業的持續發展在一定程度上可以轉變人們的生活形式，充實了人們的生活內容。但是隨著網絡的持續沖撞，過去的廣播電視行業遭受了挑戰，為了可以順利追隨時代的變遷，廣播電視監測行業實現了非常大的變革[6]。人們所說的數字無線廣播就是完成了數字音頻，在完整的音頻傳送途徑中都是用數字狀態進行傳輸。音頻通過音響設備變成數字化后，在傳輸系統的幫助下傳送至廣播衛星，在經過廣播衛星傳送給用戶[7,8]。但是，在應用途徑中需關注時間、空間以及頻譜等相關性方面的相互對應，只有這樣才能保證數據傳送的品質，進一步為我國廣播電視監測產業的可持續發展鋪平道路。認知無線電技術在廣播電視監測產業中的應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，還是為了跟上時代發展的腳步，認知無線電技術在廣播電視監測產業中的應用都是順應潮流的發展，也是未來廣播電視發展的基本方向[9,10]。

5 結 論

隨著廣播電視監測產業的快速發展，其業務范圍不斷擴大，認知無線電技術發揮著無法替代的作用。與此同時，要想提高廣播電視的信號質量，提供高質量的廣播電視服務，就一定要解決廣播電視信號的沒落、噪聲和頻偏的問題。認知無線電技術能夠實時監測廣播電視信號，檢查信號的盲區，并按照信號估計結果自主進行補償，因此增加了無線信號的準確度。所以，在以后的廣播電視測試過程中要繼續深入開拓，切實提高廣播電視在市場上的競爭能力。