1、软件无线电在广播系统中的应用 多模式多制式的长期并存以及新型广播系统开发风险大等问题的存在在一定程度上阻碍了广播系统的发展。通过引入软件无线电，这些问题都能够迎刃而解。软件无线电在数字电视广播中的应用一高清晰度电视（HDTV）为标志的第三代电视以其理想的视听效果和多功能，已经成为新一代数字电视的发展方向，为了达到高于 1000 线的清晰度，采用 MPEG-2 压缩编码时，HDTV 信源编码速度将达到 25MHz。为了可以使用现有的模拟信道（带宽为 68MHz）来传输广播 HDTV,必须进行信道编码来压缩传输的带宽。目前，信道编码以及调制方式没有统一的国际标准。而且调制方式会由于数字电视广播可采
2、用的媒质（卫星、地面、有线电缆）的不同而不同。例如卫星通信系统中采用单载波信号，在采用外部编码的同时，内部加入了打孔卷积编码，信号的调制方法一般都采用四相相移键控（QPSK） ；有线电缆通信一般没有附加内部编码，在调制方式上欧洲采用正交幅度调制（QAM）方式，美国也推荐采用 QAM 调制方式，但是有些电缆电视经营者主张用残留边带调制（VSB）方式；在地面广播所使用的调制方式方面分歧较大，中国国家标准采用时域同步的正交频分复用（TDS-OFDM ）技术，欧洲和日本的标准为正交频分复用（OFDM）技术，美国采用 VSB调制方式。从主面的叙述可以看出，HDTV 的发展将会面临两个主要问题：第一是多种
3、体制并存的现象，第二种是从模拟电视到 HDTV 的平稳过渡。而基于软件无线电技术的 HDTV 方案可以很好地解决 HDTV 发展所面临的问题。数字电视广播系统的广播和接收的基本结构有以下 3 个子系统构成。（1） 信源编码和压缩子系统。该子系统通过模数转换器（ADC）接收模拟视频和音频信号并将其转换成数字比特流，然后通过 MPEG-2 进行压缩，并加入控制和辅助数据。（2） 服务复用和传递子系统。该子系统将视频和音频及辅助数据流联合构成分组，并加上标记，分组构成单个数据流，采用 MPEG-2 传递系统语法控制这些复用任务。（3） 传递子系统。它包括对复用数据流的信道编码和调制，软件无线电在数字
4、电视广播系统中的应用主要涉及数字电视广播系统中的传输子系统。软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托，通过软件编程来实现无线电台的各种功能，从基于硬件、面向用途的单一电台设计方法中解放出来，把尽可能多的通信功能用软件实现，这样通信新系统、新产品的开发将逐步转到软件上来。基于软件无线电的原理，可以搭建一个数字电视广播系统的框图（如下图） 。图中的通用调制器完成信号变频前的信道编码、信号调制等功能。MEPG-2信源编码通用调制器（DSP+软件）数字上变频 D/A滤波 模拟上变频 PA 传输媒介软件无线电数字电视发射端原理框图这种基于软件无线电的数字电视广播系统将系统的主要功能
5、用软件实现，可以适用于不同的传输媒介（如无线、有线电缆和卫星数字电视） 、产生不同制式的数字电视信号、进行不同码率的编码，而且具有很强的升级能力。当新的信号处理方式（如新的编码方式、调制方式等）出现时，只需加载新的软件就能实现新制式的数字电视广播，不仅降低了投资，而且可缩短产品的研制开发周期。在生产数字电视接收器（包括数字电视机和数字电视机顶盒）时，应考虑到接收多种制式的问题，这对于提高数字电视覆盖范围和降低用户收视成本具有非常重要的意义。依据基于软件无线电技术的数字电视广播系统的发射端的原理图，同样可以构想出基于软件无线电技术的数字电视接收系统的原理框图。该系统可以通过加载不同的软件接收不同
6、传输方式的数字电视。传输媒介 模拟下变频 A/D 数字下变频通用解调器（DSP+软件）MEPG-2信源编码显示软件无线电数字电视接收端原理框图实现基于软件无线电技术的数字电视广播系统的主要困难是要求低成本，如果成本太高则会成为限制其发展的瓶颈。相信随着微电子技术的发展，这种软件化的数字电视将会有很好的发展前途。软件无线电可以很好地解决数字电视中多体制并存，以及从现有模拟电视到 HDTV 平滑过渡的两大难题，可以为数字电视广播系统的发展提供强大的动力。软件无线电在数字调幅广播中的应用模拟调幅广播曾是世界范围内应用最广泛的广播媒体之一。但由于调频广播的竞争，传媒手段的多样化，数字化音频，数字化视频
7、业务的高速发展，许多调幅广播纷纷开始进行数字调幅广播的试验以适应竞争日益激烈的传媒环境。德国电信从 1994 年 11 月开始进行数字中波广播的试验。法国汤姆喀斯特公司则从 1995 年起斥巨资进行数字调幅广播系统的开发，并从 1996年 6 月起演示了它的 Skywave2000 系统。1994 年国际电信联盟（ITU）在世界范围内征求数字调幅系统的方案，并建议建立一个世界性的集团以评估不同的方案，以便最后提出单一的建议由 ITU 推荐各国使用。最终，在 1998 年 3 月，与中国广州建立了世界数字广播集团（DRM） 。随后许多国家和地区都以正式或非正式会员的身份加入了 DRM。由此可见，
8、数字广播领域市场广阔，具有很好的发展空间，目前世界各个主要发达国家都在此领域投入了相当的人力、物力、财力。我国在这一领域的研究水平与国际同步，更不能放弃这一优势。而且我国由于地域广大，不容易由调频广播覆盖，所以数字调幅广播具有广阔的应用前景。另一方面，软件无线电技术一经提出就被认为是无线电领域的一场革命，我国在这一领域的研究也取得了显著地成果。将软件无线电技术与数字广播技术结合在一起，对于数字广播技术发展和数字广播设备的推广具有巨大的推动作用。更重要的是，由于目前同时存在数字和模拟调幅广播，为实现数字和模拟的兼容，减小研发的风险，也应采用软无线电技术研制发射、接收设备。等数字调幅广播系统普及后
9、，仅仅通过软件的更新便可将以前用于兼容的资源专用作数字调幅广播系统质量的提高。鉴于一般模拟调幅系统带宽窄，只有 9KHz 或 10KHz，而信号动态范围大的特点，可采用如图所示的中频采样软件无线电接收机，这种体系结构在 A/D、D/A 与天线之间增加一个宽带变频模块，将全频带的信号变频为一个固定的中频，通过对该中频信号处理事先预定的功能。相比于接收机，发射机的研制更为复杂。基于软件无线电技术的数字调幅系统可采用如图所示的结构，主要由 3 个较为独立的子系统组成：数字编码与调制子系统、模拟处理子系统和发射子系统。基于软件无线电技术的数字调幅广播系统的工作原理如图所示。新源编码、复用、能量分集、信道编码、交织、数字基带的 OFDM 映射部分的功能将在编码与调制子系统中利用计算机的处理器、DSP 处理器以及专用芯片等通过软件编程实现。而无线射频信号的生成、稳定载波的产生等模拟处理功能将在模拟处理子系统中通过DDS、I/O 调制器等器件实现。 而言之，软件无线电从一提出就被认为是无线电领域的一场革命。在数字电视广播系统和数字调幅广播系统中引入软件无线电，可以解决广播系统多模式、多制式不兼容以及新系统开发风险大的问题。软件无线电对于广播系统的发展可以起到巨大的推进作用。
