数字广播电视系统中的软件无线电技术

发表时间：2019-09-21T23:51:45.327Z 来源：《基层建设》2019年第18期作者：刘志鹏

[导读] 摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的科学技术的发展也突飞猛进。

紫金县广播电视台 517400

摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的科学技术的发展也突飞猛进。软件技术在数字广播电视系统中得到了广泛应用。无线电技术在发展与应用过程中，由单工通讯发展成双工通讯，并在通讯方式上，实现了模拟通信向数字通信的转变。无线电技术在传输过程中，主要是以数字信号的形式，通过软件技术实现对信号的有效控制。同时，软件为了能够适应信号的传输形式，还需要不断对自身进行升级。

关键词：数字广播电视系统；软件无线电；技术

引言

当前，无线电技术已经广泛运用在了社会各个领域之中，其中数字广播电视系统中同样得到广泛地运用，分析其主要原因在于，技术的发展和时代的进步促进了无线电技术的发展，由之前的单工通信朝着双工通信和数字通信转变。1992年第一次由美国提出来，由之前的硬件技术作为无线通信平台，采取最大的女里朝着软件无线通信发展。这是因为，软件无线电技术一方面能够有效减少无线电通讯系统的配置问题，另一方面能够有效实现无线电通信效率的提高。

1软件无线技术的相关介绍

1.1软件无线电技术的硬件平台

在软件无线电技术方面，就其硬件平台而言，存在组成的部门具有相对复杂性的特点，这是因为，软件无线电技术硬件平台不仅包括了宽带模数、宽带数模转换器以及数字变频器等部分，而且还包括了模拟前端、数字信号处理器等部分，此五个部分均包含了扩展性、模块化以及模块性方面的优点。硬件平台的资源多表现为视频、文字以及音频等内容，采用数据方式完成信息道和信息源的编码。在访问此类编码的时候采用多路劲方式进行数据调制。在不同的系统中，采用不同调节方式的时候，需要对应选取的兼容模式是不相同的。

1.2软件无线电技术的软件平台

分层软件体系是软件无线电技术的主要工作方式，其包括了DSP所产生的质量、各种无线电信令规程库等。上述各个软件在软件无线电技术中具有关键性作用，这是因为，其对软件无线电技术软件平台的兼容性以及全面性造成影响。尽管当前软件无线电尚且还处在发展的过程中，但已出现了同其具有相同性质的设施以及平台。此外，还受到软件不同等诸多方面因素的影响，无线电技术用于在硬件平台中存在诸多问题，如不适应性等。软件的无线电技术的主要工作方式是分层软件体系，主要包含了DSP所产生的质量以及各种无线电信令规程库，例如，函数库、滤波小波转换、信号交变流换库以及信道纠错编码库等。同时，这些软件之间是否能够建立起兼容性，也是无线电技术能否全面发挥性能的关键性因素。虽然在现阶段的发展过程中，出现了许多与无线电相关的硬件平台与设施，但由于软件的不同，在硬件平台上，也有各自的不适应性。针对此问题，国内外许多专家针对不同的无线电技术，提出了不同的技术方案。

1.3软件无线电技术的关键技术

当前，无线电技术一方面应用在了通信技术领域，另一方面应用在了计算机等一体化技术领域。由于无线电核心技术主要技术是多频段技术，而一般情况下的软件无线电技术的宽带仅仅能够实现的频率为1MHz-3GHz，此频率技术属尚且无法将传统方法予以应用。分析其原因在于，传统频段天线应用在无线电技术领域，若是采用的是传统的使用方法，则可能出现差异性，即实际需要和天线长度、传播讯号之间的差异，进而导致了传播和覆盖信号无法真正且全面的实现。其次，采用采用A/D、D/A技术，为了能够实现数模和模数能够同时靠近天线，序将此两项朝着RF前端部分移动，进而为现阶段高强度影响下依然能够开展数字化的分析工作，故提高了现阶段模数采样频率和宽带的要求。面对日益复杂的环境，只有达到一定层次的模数采样工作和宽带，才能够实现更好地工作。伴随不断提升的宽带，工作人员需要高度重视ADC自身具备较高的采样率。为保障采样率通信便阶段标准之间相契合，可以借助于A/D、D/A技术实现关于工作过程中分辨率方面的需求。此外，为给数字广播电视系统中的软件无线电技术提高发展保障，需要运用高速数字信息处理DSP技术。在数字信号处理工作中，无线电技术需要经历多个环节才能实现良好地处理。（1）模数处理后出现的数字信号，可以经由DSP软件技术予以进一步地完善；（2）充分运用现存软件编程的程序，针对写阶段工作中存在的中频率信号基带等情况展开数字化地处理工作。当前软件无限代技术，之所以能够得到快速有效地发展，良好地数字信号处理能力已经成为了关键性地因素。原则上，开展中频信号基带的相关处理工作过程中，需充分借助软件电气化技术；但实际中，开展中频信号基带的相关处理工作往往需要较大的流量以及大数字的计算。

2软件无线电技术在数字广播电视中的应用

2.1意义

数字广播电视的运作，主要是根据电视系统中，所发出的模拟信号向数字信号实现全面过渡的标新形式，而软件无线电技术则是凭借将A/D转化器不断靠近射频天线，来实现对模拟信号的获取。广播电视成为了无线电技术能够发展的有效载体，并且在数字信号产生之后，再利用宽带所提供的数模转换器，将其转换成模拟信号的形式。此外，对于软件无线电技术而言，自身还具备了相对较高的灵活性，并且在发展的同时，还能凭借无线电技术突破新技术。例如，在信号的处理工作中，如果DSP所具备的处理工作能力不足时，为了能够持续保证软件无线电技术的实践能力，可以在软件无线电技术使用过程中，对其部分软件采用限定措施，虽然这样会直接影响到软件无线电技术所具备的灵活性，但能够直接提升无线电技术的实用性。

2.2无线电技术在数字广播中的应用

现阶段，由于调频广播行业在发展过程中存在着诸多竞争关系，经过长期发展和完善，部分机构已经与现阶段的竞争相适应，并且已经逐渐开展了调频广播数字化实验。由于现阶段模拟信号与数字信号处于并存的关系，因此工作人员可以采用软件无线电技术开发新型的信号模拟设备。随着无线电技术的不断提升，可以采用当前资源与数字广播相结合的方式提升广播质量。对于现阶段的广播工作而言，在宽带的使用过程中相对较窄，再加上信号的波动范围又相对较大，因此想要落实无线电技术，必须针对现阶段广播电视的发展，制定出针对性的解决方案。例如，可以将一个宽带的变频模块有传统的位置添加到A/D/A天线之间，从而保证所输出信号能够实现全频带向中频带的转化，进一步实现对中频信号的预定。

结语

综上所述，硬件技术、软件技术、系统结构等共同构成了软件无线电系统的关键技术，软件无线电技术在数字广播电视系统中的应用

无线电测向原理

无线电测向原理一、无线电波的发射随着科学技术的不断发展，人们与“无线电”的关系越来越密切了。播送广播节目和电视节目的广播电台和电视台，是通过发射到空间的无线电波把声音和图象神奇地传诵到千家万户的，这个道理已成为人们的常识。让我们再来简单地回顾一下发射和接收过程：广播电台（电视台）首先把需要向外发射声音和图象变为随声音和图象变化的电信号，然后用一中频率很高、功率很强的交流电做为“运载工具”，将这种电信号带到发射天线上去。再通过天线的辐射作用，把载有电信号的高频交流电转变为同频率的无线电波（或称电磁波），推向空间，并象水波一样，不断向四周扩散传播，其传播的速度在大气中为每秒30 万公里。在电波所能到达的范围内，只要我们将收音机、电视机打开，通过接收天线将这种无线电波接收下来，再经过接收机大放大、解调等各种处理，把原来的电信号从“运载工具”中分离出来，逼真地还原成发射时的声音和图像，我们就能在远隔千里的地方收听（收看）到广播电台（电视台）播出的节目。无线电测向也是利用类似的途径和方式实现的，只是它所发射的仅仅是一组固定重复的莫尔斯电报信号。电台的发射功率小，信号能到达的距离也极为有限。一般在10公里以内。下面，我们紧密结合无线电测向，介绍一些有关的无线电波的基础知识。 1. 无线电波的传播途径无线电波按传播途径可分为以下四种：天波——由空间电离层反射而传播；地波——沿地球表面传播；直射波——由发射台到接收台直线传播；地面反射波——经地面反射而传播。无线电测向竞赛的距离通常都在10公里以内，所以，除用于远距离通信的天波外，其它传播方式都与测向有关，160米和80米波段测向，主要使用地波；2米波段测向，主要使用直射波和地面发射波。 2. 无线电波在传播中的主要特性无线电波离开天线后，既在媒介质中传播，也沿各种媒介质的交界面（如地面）传播，其传播的情况是非常复杂的。它虽具有一定的规律性，但对它产生影响的因素却很多。无线电波在传播中的主要特性如下：（1）直线传播均匀媒介质（如空气）中，电波沿直线传播。无线电测向就是利用这一特性来确定电台方位的。（2）反射与折射电波由一种媒介质传导另一种媒介质时，在两种介质的分界面上，传播方向要发生变化。图2-1所示的射线由第一种介质射向第二中介质，在分界面上出现两种现象。一种是射线返回第一种介质，叫做反射；另一种现象是射线进入第二种介质，但方向发生了偏折，叫做折射。一般情况下反射和折射是同时发生的。入射角等于反射角，但不一定等于折射角。反射和折射给测向准确性带来很大的不良影响；反射严重是，测向机误指反射体，给接近电台造成极大困难。（3）绕射电波在传播途中，有力图饶过难以穿透的障碍物的能力。绕射能力的强弱与电波的频率有关，又和障碍物大小有关。频率越低的电波，绕射能力越弱；障碍物越大，绕射越困难。工作于80米波段的电波，绕射能力是较强的，除陡峭高山（相对高度在200米以上）外，一般丘陵均可逾越。2米波段的电波绕射能力就很差了，一座楼房，或一个小山丘，都可能使信号难以绕过去。因此，测向点的选择就成为测向爱好者随时都要考虑的一大问题。（4）干涉直射波与地面反射波或其它物体的反射波在某处相遇时，测向机收到的信号为两个电波合成后的信号，其信号强度有可能增强（两个信号跌叠加）也可能减弱（两个信号相互抵消）。这种现象称为波的干涉。产生干涉的结果，使得测向机在某些接收点收到的信号强，而某些接收点收到的信号弱，甚至收不到信号，给判断电台距离造成错觉。2米波段测向中，这种现象比较常见。另外，如图2-2所示，天线发射到空间的电波的能量是一定的，随着传播距离的增大，不仅在传播途中能量要损耗，而且能量的分布也越来越广，单位面积上获得的能量越来越小。反之，距电台愈近，单位面积上获得的能量愈大。在距电台数十米以内，电场强度的变化十分剧烈，反映在测向机耳机中的音量变化也格外明显。这一特点有助于测向运动员在接近电台后判断电台的距离及其位置。 3.天线的架设与电波传播形式的关系当发射天线垂直于地面时，天线辐射电磁波的电场也垂直于地面，我们称它“垂直极化波”；当天线平行于地面时，天线辐射电磁波的电场也平行于地面，我们叫它“水平极化波”。160米波段和80米波段，规定发射垂直极化波，因而要求发射天线必须垂直架设；2米波段规定发射水平极化波，因而要求发射天线必须水平架设。二、无线电测向机的组成与特点无线电测向机是测向运动员在训练与比赛中赖以测向隐蔽电台方位的工具，根据工作波段的不同，测向机的电路和外形结构也不尽相同。但一部测向机，无论是简是繁，是大是小，都是由测向天线、收信机和指示器三部分组成的。其方框图如图2-3所示。 1.测向天线测向天线接收被测电台发出的无线电信号，并对来自不同方向的电波产生不同的感应电势。这是测向机不同于一般收音机的主要区别。目前测向运动中，160米波段测向机使用磁性天线以及与它相配合的直立天线；80米波段测向机多数也用磁性天线加直立天线（过去也有用环形天线加直立天线的，但因环形天线体积大，不易看准方向线，已很少使用）；2米波段测向机使用八木天线。 2.收信机收信机对测向天线送来的感应电势进行放大解调等一系列处理，最后把所需信号送入指示器。一般测向机的收信部分与普通收音机基本相似，但根据测向的特殊需要，它还应具备以下特点：

软件无线电技术

第四代移动通信技术之软件无线电技术【摘要】软件无线电是目前无线通信领域在固定至移动、模拟至数字之后的最新革命，其正朝着产业化、全球化的方向发展，将在4G系统中得到广泛应用。本文主要研究软件无线电技术对通信传输的改善以及4G系统中软件无线技术的应用特点等。一、引言软件无线电提供了一条满足未来个人通信需要的思路。软件无线电突破了传统的无线电台以功能单一、可扩展性差的硬件为核心的设计局限性，强调以开放性的最简硬件为通用平台，尽可能地用可升级、可重配置不同的应用软件来实现各种无线电功能的设计新思路。其中心思想是：构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，将各种功能，如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等用软件来完成，并使宽带A/D和D/A转换器尽可能靠近天线，以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。图一、软件无线电原理框图 1 二、简介软件无线电(SWR)技术是近年来提出的一种实现无线通信的新的体系结构，它的基本概念是把硬件作为无线通信的基本平台，而把尽可能多的无线通信及个人通信功能用软件实现。 1、WLAN与蓝牙融入广域网近年来各国都在积极进行4G的技术研究，从欧盟的WINNER项目到我国的“FuTURE计划”都是直接面向4G的研究。日本对4G技术的研究在全球范围内一直处于领先地位，早在2004年，运营商NTTdocomo就进行了1Gbit/s传输速率的试验。目前还没有4G的确切定义，但比较认同的解释是：4G采用全数字技术，支持分组交换，将WLAN、蓝牙技术等局域网技术融入广域网中，具有非对称的和超过100Mbit/s的数据传输能力，同时，因为采用高度分散的IP网络结构，使得终端具有智能和可扩展性。

电子科技大学数字无线电课后习题答案

作业 1：FM 对讲机中接收机的设计系统参数：射频频率： 433MHz
信号带宽：15KHz （频偏 ?7.5KHz ，音频带宽 3.4KHz ）调制方式：FM 要求：1. 给出一个可实现的系统结构 2. 设计系统各级的主要参数（如滤波器、振荡器等） 3. 画出各级的频谱结构
答案： 1. 二次变频超外差式接收机系统：
f0 ? 433MHz B ? 20MHz
f IF1
?
49.5MHz
f0 ? 49.5MHz B ? 100KHz
fIF2 ? 450KHz
f0 ? 450KHz B ? 15KHz
fLO1 ? 383.5MHz 或 482.5MHz
fLO2 ? 48.05MHz 或 49.95MHz
2.
15KHz
433
f (MHz)
334 383.5 433 482.5 532 f (MHz)

47.5 48.05 49.5 49.95 50.4 f (MHz)
450
f (KHz)

1．根据下图所示的数字基带接收机电路和 A 点给定的信号频谱，画出图中 B、C、D、E、F 点的信号频谱。
cos?0t
?
e j?0t
? e? 2
j?0t
A
sin ?0t
?
e
j?0t
? e? 2j
j?0t
cos?ot
LPF
LPF
-sin?ot
zBI(t)
zBI(n)
B
C zBQ(t)
A/D
D
DSP
E
A/D
zBQ(n)
fs=2.5Bs
zB(n)= zBI(n) +j zBQ(n)
F
A点信号频谱：
X(f)
1
Bs
0.5
? f0 ? Bs ? f0
0
f0 f0 ? Bs f (Hz)
答案：
B点信号频谱：经LPF滤除
?2 f0
ZBI ( f ) 1 0.5
?Bs 0 Bs
经LPF滤除
2 f0 f (Hz)
C点信号频谱：
j ? ZBQ ( f ) 1
0.5
?Bs
0 Bs
f (Hz)

各国数字TV标准

6．2数字电视数字电视有三种广播传播方式。 (1)地面数字电视广播地面数字电视广播是由电视台在地面VHF／UHF广播信道上开路传输数字电视节目的广播，是最普及的电视广播方式。由于地面广播信道情况复杂、干扰严重，面临多径传播而带来的符号间干扰，因此技术上的要求比较高，是要重点介绍的无线通信内容。 (2)卫星数字电视广播卫星电视广播是利用卫星作为微波中继站的一种电视广播通信手段。在第5章已详细介绍了卫星通信技术，本章第3节还将专门介绍卫星数字电视广播的内容。． (3)有线数字电视广播有线数字电视广播是利用电缆或光纤作为传输信道的广播电视系统，由于信道条件好，因此质量高，节目频道多，便于开展按节目收费(PPV)、节目点播(VOD)及其他双向业务。严格地讲，有线电视数字广播属于有线通信，已超出本书讨论的范围，所以不准备进一步展开。 6．2．1世界主要数字电视标准正如模拟电视有PAL、NTSC、SECAM等制式一样，数字电视也要制定本身的标准。目前世界上最主要的数字电视标准有三种：美国的ATSC、欧洲的DVB和日本的ISDB。其中前两种标准用得较为广泛，特别是DVB已逐渐成为世界数字电视的主流标准。 (1)ATSC标准 ATSC(Advanced Television System Committee)是美国高级电视系统委员会的简称，于1995年经美国联邦通信委员会正式批准成为美国的高级电视(ATV)国家标准。ATSC标准规定了一个在6 MHz带宽内传输高质量的视频、音频和辅助数据的系统，在地面广播信道中能可靠地传输约19 Mb／s的数字信息，在有线电视频道中能可靠传输38 Mb／s的数字信息，该系统能提供的分辨率达常规电视的5倍之多。ATSC被加拿大、韩国、阿根廷、中国台湾地区以及墨西哥采用，亚洲及中北美洲的许多国家也正在考虑使用。 (2)DVB标准 DVB(Digital Video Broadcast)数字视频广播是欧洲广播联盟组织的一个项目。目前已有220多个组织参加。DVB项目的主要目标是找到某一种对所有传输媒体都适用的数字电视技术和系统。因此，它的设计原则是使系统能够灵活地传送MPEG一2视频、音频和其他数据信息，使用统一的MPEG一2传送比特流，使用统一的服务信息系统，使用统一的加扰系统(可有不同的加密方式)，使用统一的Rs前向纠错系统，最终形成一个统一的数字电视系统。不同传输媒体可选用不同的调制方式和通道编码方式，其中，卫星数字电视广播(DVB— s)采用QPSK，有线数字电视广播(DVB—C)采用QAM，地面数字电视广播(DVB—T)采用COFDM。所有的DVB系列标准完全兼容MPEG一2标准，同时制定了解码器公共接口标准、支持条件接收和提供数据广播等特性。目前，DVB 已经扩展到欧洲以外的国家和地区，世界上已有30个国家、200多家电视台开始了DVB各种广播业务，100多个厂家生产符合DVB标准的设备。 (3)ISDB标准

2无线电测向基本技术

第二节无线电测向基本技术短距离无线电测向的基本方法和基本技术，可归纳为下列几个方面：一、收测电台信号 1、收听电台信号当不了解被收听电台信号的强度时，如在起点收听首找台或找某台后收测下号台(应迅速离开该台十余米)，可将音量旋至最大，边转动测向机，边调整频率旋钮，听到信号后，首先辨认台号是不是你现在需要寻找的电台呼号，然后缓慢的左右细调，使声音最大，音调悦耳。最后，将音量旋钮旋至适当位置，进行测向。 2、测出电台方向线的基本方法单向一双向法：按前述的持机方法持机，按下单向开关，使本机大音面作环向扫动，同时旋转频串钮，当耳机内出现需要测收的电台信号且声音最大时，侧向机大音面所指方向即为电台方向．这一过程称测单向。由于大音面是一个较大的扇面，难以准确地确定电台方向线，因此在单向测向后要松开单向开关，用磁性天线的小音点(即磁棒)对着电台并左右摆动，声音最小时磁捧所指方向，即为电台的准确方向。后面的这个过程称测双向。双向一单向法：先不按单向开关，用磁性天线收到电台信号后，水平旋转溅向机，找出小音点(或称哑点线)获得电台所在直线，然后按下单向开关并转动测向机如90度，在此位置上，反复迅速的旋转测向机180度。比较声音大小，声音大时，本机单向大音面所指的方向，即为电台的方向。二、方向蹬踪沿测向机指示的电台方向，边跑边测，直接接近并找到电台的方法叫方向跟踪。由于80米波段测向机双向小音点方向线(或称哑点线)清晰准确，因此跟踪时多使用此方向线。在地形简单、障碍较少的情况，方向跟踪时可快速奔跑，并在跑动中左右强动测向机，不仔的校正方向(注意随时调小音量)。方向跟踪时，容易出现从电台附近越过而并未觉察的情况，这时运动员虽己跑过电台，但测向机磁性天线指示的方向线，由于变化不大而未能及时发现，造成反方向跟踪，越跑越远，甚至耳机音量明显减弱时才会发觉。避免的办法是在跟踪中打儿次单向，判断大音面是否己转向到后面宁跑勿走，宁过勿欠，这是迅速到位的最基本要求，切忌尚未到位便进行搜索。耽误时间。