软件无线电在广播电视信号处理及相关方向的应用

摘要：在我国广播电视行业快速发展的背景下，广播电视相关技术得以全面创新，为群众提供了丰富的电视节目，有效满足了群众生活娱乐的需求。在广播电视领域发展过程中，信号处理技术经过多次更新，各项先进技术的应用，使得信号强度、稳定性得以提高，其中软件无线电技术具有良好的应用效果，推动了广播电视信号处理创新。因此，本文将对软件无线电在广播电视信号处理及相关方向的应用进行深入研究与分析，并结合实践经验总结一些可行性措施，希望可以对相关人员的工作开展有所帮助。

关键词：软件无线电；广播电视；信号处理；相关方向；具体应用

在数字化、网络化和交互式的无线电广播整体发展速度的背景下，软件无线电技术得以广泛应用，能够满足人们对广播电视质量与稳定性的需求。相比于传统的模拟信号，无线电广播数字化可以提供更好的信号质量和稳定性，更好地适应广播电视行业的发展需求。软件无线电技术的应用可以对电视信号进行处理和优化，有效提升广播电视信号质量。通过采用数字信号处理、信道编码和解码等技术，可以减少信号丢失和失真，提高音视频的清晰度和稳定性。因此，在广播电视行业的发展中，加强软件无线电技术的建设和应用非常重要。

一、传统广播电视信号处理

电视信号通过电视系统的作用进行传输，将图像、视频等相关信号连接在一起，并利用无线技术以电视形式反映出远处的动态景观和图像。传统的电视广播信号主要包括发射、信号接收以及处理等几个部分构成，同时还根据传送媒介的不同将信号分为无线和有线两种方式。其中无线信号主要通过卫星广播和广播电视传播，地面广播电视信号的覆盖则主要依靠广播发射器与接收器。广播电视播出是指将广播节目内容以安全、高效、清晰且稳定的方式传输给电视观众。广播电视观众接收的信号需要具有完整性和流程性等基本特征，播出的内容也需要具有真实性。广播电视播出主要涉及传输技术和播出安全两个方面，其中传输技术是实现节目稳定且流畅播出的技术基础，而播出安全技术则是保障节目播出后的安全性，同时也方便工作人员及时掌握节目播出情况，这些技术的应用能有效降低广播电视播出的风险[1]。

最早采用的广播电视信号处理技术是微波技术，它具有较强的抗干扰能力和相对低的建设维护成本。然而，微波信号在传输过程中会产生一定的损耗，并且城市中的高层建筑会对信号造成阻碍，因此逐渐被其他信号处理技术所取代。广播电视卫星技术能够实现较远距离的信号传输，覆盖范围广，可以进行大容量且高质量的信号传输。然而，卫星传输过程中也会存在一定的信号损耗，并且会受到环境干扰的影响。近年来，广播电视光纤传输技术得到了快速发展。光纤传输技术具有高质量的信号传输、可靠性和稳定性较好的特点，同时受到的干扰也较少，这使得广播电视信号得以全面增强[2]。

二、软件无线电在广播电视信号处理

（一）软件无线电概述

软件无线电技术主要包括硬件与软件两个部分。硬件部分包括数字变频器、模拟前端设备、数字信号处理设备和宽带设备等，构成了一个完整的软件无线电平台。这些硬件设备具有开放性、拓展性和兼容性等特征，适用于不同类型的软件无线电设备，可以有效提高无线电广播质量。软件部分则是利用软件实现对硬件功能的控制和调整。根据不同的播出内容、发送频段和发送范围，需要采用相应的软件无线电技术。软件无线电技术基于无线通信协议，实现对无线电广播的调制和数据传输。使用软件无线电技术可以实现无线电广播的工作频段、设备调制和信息传输等功能。与传统的硬件无线电技术相比，软件无线电技术具有升级简便、维护成本较低的优势。在建设数字无线电广播平台时，需要确保通信质量，将软件无线电的宽带转换器尽量靠近天线，以提高通信质量。通过软件无线电技术，可以实现灵活的调制和数据传输，满足不同需求的无线电广播应用。软件无线电技术的发展将推动无线电广播的质量提升和应用成本的降低。

（二）软件无线电对广播电视信号的处理

软件无线电技术在广播电视领域中的应用主要有平台架构和核心技术两个方面。这些应用旨在提升广播电视信号的传输效益和质量，同时在整合频谱资源的前提下，拓展广播电视信号的兼容性与可连通性，从而为数字广播电视的发展奠定了良好的基础。

1.平台架构

在数字广播电视中，软件无线电系统的硬件主要包括模拟前端、传输介质和处理等，而软件部分涵盖了DSP数据技术、数据库、编码库以及指令等。在硬件平台建设中，为了确保广播电视信号质量和效益，硬件平台需要具有良好的开放性、拓展性以及模塊性。在传输过程中，数据源丰富，需要进行信号源编码和信息道编码，并结合多路访问技术获得信息。信号源编码将不同信号源进行编码，信息道编码将编码后的信号通过传输介质传输到目的地，多路访问技术可以同时传输多个信号。在数据采集完成后，利用模拟变换器、变频器等设备，将处理后的信号传输到RF前端，然后利用模拟变换器和数字信号处理器可以获取关键信息，对系统进行处理和调整。

同时，为提升兼容性和贯通性，软件设计一般采用分层的体系结构。根据硬件设备的要求对软件进行合理的分层设置，包括DSP软件、算法库、编码库以及函数库等。这样构建层次化和系统化的软件无线电体系，能够为数字广播电视信号处理提供支持[3]。

2.核心处理技术

将软件无线电应用在数字广播电视中，需要加强对带宽多频段技术的应用。首先，在工作宽带1MHz—3MHz基础上，设置带宽多频段，可以使用组合式多频段天线来实现无线电信号的传输。其次，需要充分应用A/D与D/A技术，结合转换器实现数字广播电视中无线电技术的模数和数模信号转换。在这个过程中，需要对频率进行精确地调整，可以结合变频技术来实现，以便将无线电信号高效地传输到射频前端。这样可以保证无线电传输的动态范围。再次，DSP技术的应用也应得到加强，可以采用DSP技术对数字广播电视中的信号进行处理，实现中频与基带数字信号之间的相互转换。在DSP技术的应用中，数据流量较大且计算处理较为复杂，需要结合数据库、数字处理器和集成电路等设备来完成。在某些特殊要求的情况下，可能需要设置专用的集成电路模块，以提升数据处理的效率和效果。最后，灵活采用接口技术也是至关重要的，以确保数字广播电视系统的高效运营。特别是在数字广播电视中的总线接口和I/O接口技术方面，需要准确掌握应用要点。在总线接口技术方面，可以加强对VME标准的应用；在I/O接口技术标准方面，可以选择PCI和USB标准，以构成多样性的接口指标，从而提高数字广播电视无线电系统的灵活性和通用性[4]。

三、软件无线电在相关方向的应用

在广播电视领域，传统的广播电视信号处理技术存在一定的局限性，而软件无线电技术的应用却能够有效提升并提高广播电视信号质量，从而全面促进广播电视领域的发展。特别是与数字广播电视的结合，软件无线电技术具有良好的应用效果，能够全面提高数字电视的综合质量。因此，需要明确软件无线电的应用要点，并进一步创新其应用技术体系。

因此，本文结合相关实践经验，总结如下多项软件无线电技术的应用方式：

（一）在数字电视中的应用

在广播电视行业的发展过程中，新一代数字电视即第三代高清晰电视成为主要的发展方向。第三代高清晰电视具有超过1000线的清晰度，并且拥有多项功能。为了实现如此高的清晰度，采用了MPEG-2压缩编码技术，使高清晰电视的信源编码速度能够达到25MHz。为了在现有的模拟电视信号中传输高清晰信号，需要进行信道编码来压缩传输宽带。目前，信源编码已经有了统一的标准，但国际标准仍然根据传输媒介的变化而变化。

当前的数字电视有三种主要的传输方式，分别为DVB-T、DVB-S和DVB-C。新一代数字电视仍然存在多种制式共存的情况，在具体处理中需要解决接收制式多样化的问题，这是提升数字电视覆盖率和降低用户接收成本的关键。当将软件无线电技术应用于数字电视时，其基本播放原理流程为：MPG2信源编码→数字电视通用调制→DDC→DAC→滤波器→DUC→PA→传输媒介。数字电视通用调制器能够产生和同步插入多种制式的数字电视信号，并具备纠错编码功能。

基于软件无线电技术的数字广播电视不仅能够产生多种制式的数字信号，还可以适应多种编码速率。系统具备较强的升级能力，当产生新的编码制式时，只需通过软件更新即可实现对新制式的播放，而无需全面升级系统，从而降低运营和维护成本[5]。

目前电视广播频带较宽，数字化信息传输速率较快，要通过软件实现所有设备功能存在一些限制。由于软件的逐条运行指令的特性，即使采用多处理器进行协同预算，也无法完成大量信息的快速处理，这限制了软件在数字广播电视中的应用。因此，在采用软件无线电技术时，可以考虑以下设计方案：

1.信道设备模块的设计

各个模块需要提供具有控制效果的软件接口。信道设备包括调制调节器、信道频率综合器和信道编码翻译器等，这些设备的参数可以通过软件控制，比如解调方式、信道编码方式和加密方式等。

2.硬件与软件结合的模块设计

在模块设计中，可以采用硬件与软件相结合的方式。确保软件和硬件负载设计的合理性，更多地设计智能化硬件子模块，并应用可编程的专用芯片设备，减少软件运行负担，提升整体运行稳定性。

3.数字广播电视系统的广播与接收

数字广播电视系统的广播与接收基本结构包括信源编码、压缩系统、服务复用系统、传输系统和传输子系统等。采用软件无线电技术的数字电视接收系统的基本运行流程为：数字电视传输媒介→DUC→ADC→DDC→数字电视通用调制→MPEG-2解码→显示器。采用这种设计方案，能够降低软件化数字电视的成本，并具有较好的整体发展前景。

（二）在DRM中的应用

DRM发射机是常用于无线广播中的发射设备，可以实现数字电视信号的远距离传输。在信息数字化电视广播发展的背景下，与计算机技术的融合使得通过网络能够增强DRM播放质量。然而在具体应用中，网络带宽相比无线电广播带宽较低，导致无线电广播与网络技术融合的效果不够理想。因此，为在无线电广播中选择网络传播，需要加强对软件无线电技术的应用，通过这种方式增强网络带宽，确保能够全面进行网络广播，并实现预期的无线电广播播送带宽。

在采用软件无线电技术时，需要充分考虑到DRM发射机的特征，即其系统独立性。DRM发射机在运行时可以独立完成广播电视信号的數字化处理。因此，在采用软件对其进行调制时，需要根据该特征设置相应的调制功能，使得DRM发射机具备调制、信号数字化等功能。此外，DRM发射机还应能够将转换后的数字信号经过放大后全频段播送，这是软件无线电技术的有效应用方式。

（三）与计算机技术的结合应用

现代数字广播电视与计算机技术的结合紧密且重要，尤其是通信技术和软件技术的融合。计算机通信技术为无线电广播提供了广阔的空间，通过软件无线电技术能够实现多频段播送，从而拓展了无线电广播的覆盖范围，而且整体投资与维护成本较低。在数字广播技术方面，计算机的软件技术起着关键的作用。利用软件编程，可以对无线电广播信号进行处理，实现信号的数字化转换，从而提升广播信号质量和信息安全性，同时也增强了传输距离和速度。此外，为了满足无线电广播的实时性要求，需要加强对数字信号处理（DSP）技术的应用。通过计算机设备和软件无线电技术的融合，数字电视广播信号处理的效果将得到显著提升。

（四）与移动网络技术的结合应用

随着移动网络技术的快速发展和无线网络的广泛应用，越来越多的电视广播用户通过网络接收广播信号。这种趋势对传统的无线电广播行业产生了很大的冲击，但同时也为其带来了全新的发展机遇。为了在竞争激烈的市场中获得更多的份额，无线电广播行业需要提供更高质量的电视节目，同时还需要拓宽播送范围。软件无线电技术在这方面具有很好的应用效果。通过利用网络，可以实现更广泛的广播播送。然而，在将广播电视信号传输到无线网和移动网络时，需要考虑不同带宽之间的频段问题。

为了解决这个问题，可以采用软件无线电技术对信号进行数字化处理，并利用数字信号处理器（DSP）进行解码。采用数字广播电视接收（DRM）和DSP接收，能够有效解决传统无线电广播信号单一的问题。这种技术的应用实现了双向互动，提升了观众与无线电广播之间的互动体验。观众可以通过广播节目中的投票、评论等方式与广播互动，增强了用户的参与感和体验。

四、结束语

综上所述，本文简要阐述了传统电视广播的信号处理方式，并对软件无线电技术在广播电视信号处理方面的应用进行了分析。通过数字化处理和双向互动，软件无线电技术能够提供更高质量的节目内容，并拓宽广播的播送范围。这种技术的应用为广播电视行业带来了新的发展机遇，同时也提升了用户的观看体验和参与度。最后希望这些分析和应用能够对广播电视领域的发展起到一定的借鉴和帮助，促进广播电视技术水平的不断提升。

参  考  文  献

[1]张功军.广播信号传输与发射中的安全问题分析[J].电子技术，2022，51（12）：136-138.

[2]孙清芳，刘伟进，江立世，等. 无线电广播中软件无线电技术的应用研究[J]. 中国宽带， 2021（1）：70-71.

[3]战明洋.无线电技术在广播电视监测行业的应用[J].卫星电视与宽带多媒体， 2021（13）：15-16.

[4]韩淑梅.数字广播电视系统中的软件无线电技术研究[J].电视技术， 2022， 46（7）：200-202.

[5]郭凝.认知无线电技术在广播电视监测中的运用分析[J]. 通信电源技术， 2021， 38（5）：204-206.

周烨楠（1982-），女，汉族，北京海淀，硕士研究生，工程师，研究方向：广播电视相关技术。