无线电技术在广播电视检测系统中的应用

摘 要

无线电技术为电视广播业务的发展提供了技术支持，空时无线电技术、感知无线电技术、IPCN技术、无线电资源管理技术将成为未来广播电视技术发展方向，其中无线电频谱资源挖掘与有效利用是当前和未来广播电视技术研究的重点，本文主要介绍了无线电频谱感知技术在广播电视频谱资源检测中的应用。

【关键词】无线电技术 感知无线技术 广播电视 频谱资源

未来广播电视业务向无线电宽带数据和多媒体业务发展，无线电数字广播电视要在诸多信息业务中保持优势，无线电技术需要引入空间无线电技术、感知无线电技术、IPCN技术、无线电资源业务管理技术。

1 广播电视无线电技术

1.1 空时无线电技术

无线信号在空间传播过程中的具有明显空间差异性，空时无线电技术通过将同频率、通间隙的信号从空域中分开实现频谱资源的有效利用和预防同频信号间互相干扰，从而达到减轻无线电终端受到地形干扰和空间数据传输量成倍增加的目的。

1.2 感知无线电技术

感知无线技术通过软件无线电技术实现广播电视频谱资源的有效利用与不同无线电技术纵向贯通。

1.3 IPCN技术

IPCN技术即IP核心网技术，IP技术在互联网接入应用和无线电接入应用中具有很好的兼容性，基于IP的接入可以实现广播电视业务系统的贯通。

1.4 无线电资源管理技术

无线数字广播电视由于占据了空-天资源和公共信息总线和管理总线，其空-天资源的有效利用将对无线数字广播业务具有很重要的意义。

2 广播电视发展需求

广播电视业务的发展需要提高对时间、空间、频谱资源的关联和预测精度，从而得到提高广播电视数据传输质量和减轻时延扩展和多径衰落的目的，要求无线技术在任何环境能给用户带来最大化经济增益，具有主动干扰抑制功能和减少发射功率与空间电磁干扰功能，能通过自适应感知无线电装置和自适应软件提高频谱资源的有效利用，从而实现移动体定位功能和构建公共、灵活、可扩展、具有高数据传输容量的目标。

3 无线电感知技术在广播电视频谱检测中应用

在广播电视无线技术应用领域用于检测频谱是否存在的检测方法有单节点检测、多节点联合检测、匹配滤波、能量检测、周期性检测方法，其集中检测方法间的相互关系如图1所示。

3.1 单点检测方法

基于发射机的单点检测方法是主用户向用户发射信号，在用户接收方的信号中提取主用户发出的信号、噪声、干扰信号，并利用检测估计准则判断剩余信号是否存在，若存在则为存在信道空闲，也就是说用户接收的信号中包含了主用户发送的信号、噪声、空闲信道信号。

根据图1估计准则判断方法有匹配滤波器检测原理、能量检测原理和周期性特征检测原理。匹配滤波器检测原理是利用观测时间间隔内的能量（E）与噪声的功率谱密度（N）比值获取最大信噪比SNR=2E/N，通过主用户发射的信号量与用户实际接收的信号量、最大信噪声比判断空闲信道，这种检测方法的缺点就是需要对主用户发射的信号设计专用滤波器。

而能量检测原理则在一段时间内对所有类型接收信号的功率进行累积，并与预先设定的门限阀值和与估计的噪声功率值比较，从而分析是否存在空闲信道，能量检测原理由于通过比较检测器输出的值和估计的噪声功率值进行分析，其计算结果主要依赖于噪声功率估计值，其噪声功率估计值偏差决定了检测结果的准确性。

3.2 多点协作频谱侦听方法

由于单点检测无法解决隐藏终端和认知用户存在衰落效应的问题，需要引入多个设备协作提高检测结果的准确性。多个设备协作检测结构采用基于中心控制结构，协作设备分布于不同的位置和独立运行主用户发送的本地信号检测，将多个设备检测结果统一汇总中心接入节点，由中心接入节点利用“与”逻辑合并方法和“或”逻辑合并方法完成信号存在与否的判断，“与”逻辑合并方法采用了当所有节点设备都检测出有信号存在时确定有空闲信道原理，“或”逻辑合并方法采用了多个设备中任何一节点检测出有信号存在时确定有空闲信道存在原理。多点协作由于存在不同位置的多个认知节点，解决了在极度恶劣无线环境中单点检测无法可靠检测信号的缺点，但由于多点协作方法会对网络有负面影响和需要考虑不同设备的探测灵敏度，需要对多点设备检测结果进行加权结合操作以提高检测性能和避免主用户干扰。

4 结束语

由此可见在进行广播电视频谱存在性校验中，需要根据通信资源条件选择检测方法，在受限网络资源环境选择单点检测方法最经济，而在具备待检测信号相关知识背景下采用匹配滤波方法为最优。

参考文献

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作者简介

郑敏（1981-），女，重庆市人。现为潼南县广播电视台无线电助理工程师。

作者单位

潼南县广播电视台 重庆市 402660