认知无线电技术在广播电视监测中的运用分析

郭 凝

（国家广播电视总局 成都监测台，四川 成都 610000）

0 引 言

我国认知无线电技术研究开发及使用的起点比较晚，但是这几年随着科学技术和电力技术的不断发展，增加了对认知无线电技术的研究开发，同时也加大了对广播电视监测和广播技术标准化的重视。广播电视产业的可持续发展在一定程度上促进了我国国民收入的上涨，与此同时，随着广播电视产业的发展，网络技术开始全面进行普及，人们收看广播电视新闻的方式也发生了变化，各式各样新型媒体的复兴体系对广播电视产业的发展产生了严重的威胁。因此，广播电视业不得不寻找对策来应对认知无线电技术的变革，使认知无线电技术可以实时监测广播电视信号，从而改进广播电视工作方式，提高市场竞争能力，改进企业管理和运营的相关方式。

1 认知无线电技术分析

无线电是一种在自由空间中传导的有限频段电磁波，其频率的最高点为300 GHz，最低的频率未明确标[1]。借助辅助无线电波完成信号传输的技能被称做认知无线电技术，它传递数据和信息的原理就是不一样硬度的导体能够产生电流，并且将消息携带在无线电波上，通电时通过媒介传播，当电波连接到接收器时，无线电波将会对磁场产生冲击，使它本身内部导体出现电流，并从里面获得有关的信息，最后完成信息在电视中的传输。

认知无线电技术是广泛和灵巧的。经过软件板块，认知无线电技术可以增加新项目，还可以和各种广播完成通信，并且可作为其他电台和电视台的无线电中转站。随着科学技术的快速发展，硬件得以实现更新并扩展的更高。因为认知无线电技术使用公式化的板块化组织，所以这项技术可以通过在大型节目块中加载无线电来更新和推广，并且随着技术的再次发展，还可以完成和新老无线电到电台的同声通信，这在一定的程度上可以有效管理老系统的无线电，延长其使用时间和生命周期。

2 广播电视监测的无线电技术

2.1 时空无线电技术

空间传递数据的过程中会产生一定的空间差别，借着时空无线电技术可以将空域内同频率和同间隔的信号相互分离，保证同频率的信号互不干扰，防止空间信息传送量加倍上升，从而有效提高频谱资源的使用率。

2.2 认知无线电技术

认知无线电技术是指使用软件无线电扩大广播电频谱资源的使用，从而使得各种无线电技术能够融会贯通的一项技术。稀疏信号频带占用示意如图1所示。

图1 稀疏信号频带占用示意图

2.3 IPCN技术

IPCN在Internet上也称为IP技术，该技术具有很强的兼容性，常被应用于广播领域。随着广电行业随着互联网的普及，人们对网络资源的需求也随之日益增加，网络信息技术的飞速发展推动了IP技术在广播行业中的应用。

2.4 无线资源治理技术

在无线数字广播产业发展过程中，无线资源管控技术对无线通信的发展起到了一定的推动作用[2]。利用无线电技术完成资源监管，可以充分把控信号信息，并对其进行对应的探讨，给有关人员的工作提供真实的数据信息。在广播电视行业，无线资源监管技术应运而生，为电视工作的有效开展奠定了稳定的基础。

3 认知无线电技术的应用

3.1 无线电感知技术

3.1.1 单点检测

单点检测的方法是指由主要用户发送信件给用户。当用户接收到主要用户的信号之后会收取主用户的信号、干扰信号以及噪声，并采用估计准则判断法检查有没有其他信号，如果剩余信号存在就指示无线电和电视系统中有空闲信号，就表明主用户的信号在接受信号内。检测原理是基于能量、匹配滤波设备检测和周期特征检测，其中固定E是观测间隔期间的能量，W是噪声策略的谱密度，按照公式SNR=2E/N得出最大信噪比。本文描述了不同信息的传输特性，但单点检测方法也存在一些缺陷，必须重新设计一个特殊的滤波器。在广播电视监测系统中，应用认知无线电技术可以最大限度地提高能量检测效率。经过测量广播电视的视听效果来判断接收功率，并以预定的阈值对装置进行检测，从而判断认知无线电技术传播信号的功率输出信号中是否存在噪声，这种检测方法被称为认知无线电技术能量检查。其原理是在匹配滤波器的帮助下，将接收信号在一段时间内的功率进行累加，同时完成门限阈值的预设，然后将数据与噪声功率值进行比较，从而辅助广播电视监测判断是否有空闲信道。如果受噪声影响，功率估计值有偏差，那么整个检测结果的准确性也会被影响。

3.1.2 多点协同频谱监听方法

单点检测方法不能很好地解决广播终端中隐藏的最终认知用户没落的问题，具体流程如图2所示。

图2 基于无线电认知技术的频谱监测系统架构图

此时，要利用多个设备一起检查以便于提升系统检测和无线测量的精度。多设备检测组织的模板大部分采用中央控制结构，将它们放置在不同的位置，这样每个设备就可以单独发射和运行。它可以对用户传输的本地信号完成检测工作，然后将每个机器的检测结果集中汇总到中心节点内[3]。

利用“与”“或”的逻辑并合办法来辨别有没有存在信号，如果广播电视监测系统中的节点设备能够检测到信号，则断定有空中信道，这种办法称“与”的逻辑组合方法；如果认知无线电技术所有节点设备中的任意一个设备检查到信号，也可以断定有一个空间通道，这种办法叫做“或”逻辑组合方法。多点合作频谱监听方法可以在极端险峻的条件下完成信号检测，但要求检测设备要更加的敏感。因此，如果采用改变合作频谱的方式监听多个点，就需要在市场竞争中对检测结果的权威性进行加密。

3.2 匹配滤波器

就机器自身来说，它拥有的响应特征是固定数字频率的函数，在形容不同数据的传递特性时可以用域函数来完成。将整个音频滤波器中传输信息通道视为一个过滤器，经过匹配滤波传输，声无线电技术可以最大限度地提升最大输出信号的信噪比[4]。之后，借助传输系统可以增加广播电视的视听感觉，然后给用户提供高品质的广播电视服务。当然，匹配滤波的原理是用不等比较法对功率输出信号的噪声功率进行比较分析，以便于获取最大的暂态信号。在我国的测试设备和广播电视质量检测方法中，要想更好地滤除干扰噪声，就要利用匹配滤波器的干扰速率来完成，并辅助广电广播技术开展频谱划分。

3.3 定期检查

根据目前的真实情况来说，我国每个部门都在广泛地了解无线电信号覆盖的区域，但是各部门对其了解的程度不同，从而导致线路及电力管理署的工作效果不尽相同[5]。在广播电视检测系统中，信号覆盖范围预测有关技术发挥非常重要的作用。作为一种提供高质量广电高系统检测的综合预测技术，广播技术结合了视频广播技术以及其他广播技术，在进行预测的时候通过信号传送速率和无线电波来完成的。换种说法，在检测广播电视信号时，无线信号检测结果技术可以提供相对准确可靠的预测支撑，无线通信技术正不断发展，在今后的广播电视监测系统中其发展和应用会更加的广泛。

4 无线电视技术在广播电视监测产业中的发展前途

广播电视监测产业的持续发展在一定程度上可以转变人们的生活形式，充实了人们的生活内容。但是随着网络的持续冲撞，过去的广播电视行业遭受了挑战，为了可以顺利追随时代的变迁，广播电视监测行业实现了非常大的变革[6]。人们所说的数字无线广播就是完成了数字音频，在完整的音频传送途径中都是用数字状态进行传输。音频通过音响设备变成数字化后，在传输系统的帮助下传送至广播卫星，在经过广播卫星传送给用户[7,8]。但是，在应用途径中需关注时间、空间以及频谱等相关性方面的相互对应，只有这样才能保证数据传送的品质，进一步为我国广播电视监测产业的可持续发展铺平道路。认知无线电技术在广播电视监测产业中的应用不但可以减少电磁的干扰，而且可以有效利用高频频谱。所以，无论是为了面对市场竞争，还是为了跟上时代发展的脚步，认知无线电技术在广播电视监测产业中的应用都是顺应潮流的发展，也是未来广播电视发展的基本方向[9,10]。

5 结 论

随着广播电视监测产业的快速发展，其业务范围不断扩大，认知无线电技术发挥着无法替代的作用。与此同时，要想提高广播电视的信号质量，提供高质量的广播电视服务，就一定要解决广播电视信号的没落、噪声和频偏的问题。认知无线电技术能够实时监测广播电视信号，检查信号的盲区，并按照信号估计结果自主进行补偿，因此增加了无线信号的准确度。所以，在以后的广播电视测试过程中要继续深入开拓，切实提高广播电视在市场上的竞争能力。