无线电广播中的软件无线电技术应用分析

张玉宝

1 关于软件无线电技术

1.1 基本技术内涵

软件无线电技术归属于无线通信领域，在现代通信产业中占据举足轻重地位。严格来讲，软件无线电技术是软件与数字处理硬件技术的相互结合，它在商业无线电领域可以提供成本价格更低、市场应用更广泛的无线电系统技术，是无线通信领域发展创新的原始动力，被广泛应用于数字无线电广播领域中。

1.2 基本技术结构

在软件无线电技术中，将A/D与D/A变换器向射频转换靠拢，利用宽带天线、多频段天线来转换中频频段，全程都要采用到可编程数字器件。在这一技术转换过程中，可以发现其内部体系结构转换是具有相当大的通用特质的，在解决数字无线电广播的多频段、多调制方式与多址方式具有良好效果，能够构成以多体制为主的通用无线通信系统。总体来看，无线电软件技术所构造的通用硬件平台是标准化的、模块化的且具有开放性，它的所有工作频段、数据格式、加密模式、调解类型以及通信协议都通过软件完成，保证A/D、D/A转换器能尽量接近天线，提高信号接收的高灵敏度和高灵活性，所以，它属于新一代的无线通信系统。从技术角度来讲，无线电软件能够重新定义和控制无线电广播电台，实现更多无线电广播技术，还能实现对平台各种功能软件的有效升级，形成全新的调制波形与通信协议，极大程度延长了无线电广播电台使用周期，也较大程度节约了技术成本开支[1]。

2 无线电广播中的数字调幅广播软件化接收技术应用分析

在无线电广播中，数字调幅广播软件化接收技术基于多模式广播接收整合技术内容展开，它迎合当前大部分无线电广播收音机所采用的集成电路来实现广播调幅与广播接收机相互集成，保证无线电广播既能播放短波调幅广播，也能播放立体声调幅广播，属于典型的数字调谐模式。

目前，从模拟接收到数字接收过程中，基本采用到了数字化方法，像基带数字化、射频直接数字化、中频数字化就是其中比较主流的3种数字化技术方法。围绕这3种数字化技术方法所建设的最理想数字接收模型，主要从无线电广播电台天线进入信号，再经过滤波方法来放大信号，通过A/D、D/A来实现无线电广播数字化。整体来看，该技术内容结构相对简单，能够将模拟电路数量结构降到最低程度，同时其数字化处理部分却有所增加，这就保证了信道抽取与零中频变换效率，也实现了通过DDC输出信号来为DSP完成软件解调处理过程。在信号检测部分，则主要利用DSP技术调用相应程序包，用到了DSP模块相对强大的运算能力，使数字无线电广播平台功能得以全面发挥。

从技术角度详细来讲，数字调幅广播软件化接收技术作为一种无线电技术，能够深层次考虑到无线电广播平台接收机结构，提供更为经济有效的技术融合方式。而且，由于相比传统技术它所设置的模拟电路更少，集成度更高，所以，其接收终端也相对小巧，在射频采样结果方面对A/D、D/A器件的要求有所提升，对后继数字处理部件的技术处理过程也更加严谨。比如，在射频采样技术过程中，就利用射频低通或射频带通进行采样。以射频低通采样为例，可根据Nyquist采样技术定理对数字无线电广播的频率带限信号x(t)中的频带进行限制（限制于（0，fH）范围内）。另外，要保证其采样率不小于fs=2fH，且要对x(t)进行等间隔采样，并得到离散采样信号x(n)=x(nTs)，最后保证完全表示原信号x(t)。在无线电广播频带上，要以调频工作频率最高为基准来设置采样率，并给出采样率的最低要求应为fs=216 MHz。以目前的数字无线电短波广播为例，按照我国所规定的频率范围（3.2～26.1 MHz），它的带宽应该在22.1～22.9 MHz。这里依据带通采样定理就能设定一个频率带限信号x(t)，它的频率要限制于(fL,fH)范围内，以满足采样数率fs，最终得出：

再一点，为有效避免镜像干扰，还要在数字调幅广播软件化接收技术中采用二次变频技术，将原有的频率混频（10.7 MHz）转换为二次变频（465 kHz），基于这一特点来建立接收机，调整FM、AM通道，同时将A/D转换为相对固定频率，以便于数据采样与后继处理。该技术能够实现数字调谐技术与数字化无线电广播平台中的所有电路兼容，在一定程度上放宽滤波器带宽，保证无线电广播中对软件无线电技术的应用性价比达到最佳水平[2]。

3 无线电广播中的OFDM技术应用分析

在数字无线电广播技术平台上，OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用技术）也是具有一定技术特色的软件无线电技术。它采用的是不连续的多音调技术，基于载波中不同频率的大量信号来实施信号合成，最后完成信号数据有效传送。该无线电软件技术在数字无线电广播平台中的应用能够实现对杂波干扰传送信号能力的优化，非常适用于某些外界抗干扰能力偏差的传输介质。

从技术层面讲，OFDM技术所采用的分支技术就包括MCM多载波调制，它能有效克服多径接收，提高系统传输码率。如果无线电广播电台在调制机制中只采用一个载波信号，就能通过数据调制来实现高频载波传输，在OFDM技术中则会采用复数载波信号进行数据传输，降低传输比特速率，保证数据传输速率降低，信号波形周期加长，进而避免信号波形间产生不必要干扰。

此外，OFDM技术能够为数字无线电广播平台技术实现频域内给定信道多正交子信道建设，基于单独子载波来调制信号数据内容，并通过子载波实施信号传输，保证信道频响曲线是非平坦的。换言之，就是要丰富无线电广播的频率可选择性，通过子载波来传输信号数据。而如果子信道是平坦结构，则要通过窄带传输，它的信号宽带小于信道带宽，可通过这种技术应用类型来有效消除无线电广播信号传输过程中的信号波形间干扰，从某种程度上提高频谱效率。

当然，OFDM软件无线电技术的使用也为数字无线电广播平台提出了更高要求，因为该技术对于相位噪声相当敏感，这是因为子信道中的频谱可能存在相互覆盖现象，这就间接为系统正交性提出了更高要求。在应用OFDM技术的过程中应充分考虑到无线信道中所存在的时变形，以及OFDM系统子载波中所存在的正交性，这也是为了避免子信道信号受到相互干扰而影响无线电广播信号传播质量。所以，在设置OFDM接受机时，应深入研究其载波频偏所对应的估计与恢复技术应用过程，保证数字无线电广播平台中的数字调幅广播系统与OFDM同步接收机技术相互协调，最终达到载波频率同步的技术目的。

如图1所示，在数字无线电广播平台中应用OFDM技术，可以看到其结构复杂，各个模块之间可能会存在相互影响。为避免这一相互影响问题，必须消除这些干扰（主要是符号间干扰与子载波间干扰）。一般可在信号数据中插入循环前缀，配合OFDM时域符号来扩大信号延扩展值，并明确符号起点、时延以及导频三者之间的关系[3]。

图1 数字无线电广播平台中OFDM技术应用系统示意图

4 结语

本文对数字无线电广播中的软件无线电技术——数字调幅广播软件化接收技术与OFDM技术进行了深入分析，指出二者对于当前数字无线电广播平台应用的具体功能作用，即它们都能实现对平台信号数据的有效传播与干扰降低，并具有较高的控制单元分散处理能力，有效减少信号传输时延，对未来无线电广播技术领域发展具有极高的实用价值。

[1]薛虎.无线电广播中软件无线电技术的应用[J].科技传播,2017(22):157-158.

[2]席鹤鹏.关于数字广播电视系统中的软件无线电技术探究[J].电子制作,2015(17):93.

[3]陈晓毅.数字广播接收机的软件无线电研究[D].杭州:浙江大学,2005.