韓淑梅

（棗莊市廣播電視臺，山東 棗莊 277000）

0 引言

隨著時代的發(fā)展與進步，為了適應受眾日益提升的精神文化需求，豐富多彩的廣播電視節(jié)目層出不窮，與之同步的是廣播電視信號干擾率的提升。這嚴重影響了廣播電視的安全播出，因此，廣播電視行業(yè)亟需強化廣播電視內容監(jiān)測，有效降低節(jié)目干擾率。對于廣播電視監(jiān)測業(yè)務而言，其最基礎、最關鍵的監(jiān)測對象是進行各類無線信號收發(fā)的廣電媒體。此類監(jiān)測對象有一個共性特征，即接收端均利用天線獲取高頻無線電信號，繼而利用某一頻點解調獲取所需的節(jié)目。由于無線電信號傳輸?shù)南鄬Σ环€(wěn)定性，需要對其傳輸效果進行監(jiān)測與反饋[1]。隨著近年來廣播電視行業(yè)發(fā)展越來越迅猛，傳統(tǒng)監(jiān)測手段的弊端日趨顯露。認知無線電技術是無線通信領域的一次技術革命，其強大的功能與豐富的類型為廣播電視監(jiān)測提供了有力支持。

1 廣播電視領域的認知無線電技術

所謂認知無線電技術，是一種針對各類頻譜資源緊缺問題提供相應解決方案的無線電系統(tǒng)[2]。在廣播電視領域，認知無線電技術的應用主要涉及頻譜認知、頻譜利用兩大類。頻譜認知多用于捕獲周邊無線電環(huán)境中的信號，尋求可接入的頻譜資源；頻譜利用則用于利用已知頻譜資源，實現(xiàn)授權系統(tǒng)與認知系統(tǒng)之間的共存?；谶@兩大優(yōu)勢，認知無線電技術在提高廣播電視節(jié)目播出效果、改善節(jié)目質量、搜索識別信號等方面能夠發(fā)揮顯著的作用。

1.1 頻譜認知技術

頻譜認知技術涉及頻譜感知與地理數(shù)據(jù)庫兩類，二者分別有著各自的適用場景。其中，頻譜感知是通過檢測周邊環(huán)境內授權頻譜利用狀況，及時獲取可利用頻譜資源，由此優(yōu)化頻譜配置。但運用頻譜認知技術獲取的感知結果誤差較大，因為云、雨等大氣效應會造成信號強度衰減，干擾認知節(jié)點處的信號接收，影響其在廣播電視通信領域的應用。為了解決這一問題，需要采用稀疏功率譜估計、寬帶壓縮感知技術。除了頻譜感知，認知無線電系統(tǒng)還能夠依托地理數(shù)據(jù)庫支持，捕獲認知節(jié)點的地理位置信息，能夠生成單個認知節(jié)點難以獲取的頻譜認知信息報告，因而適用于發(fā)射機特性穩(wěn)定或變化不頻繁的場景。在高動態(tài)頻帶場景下，由于頻譜報告的生成過程較為耗時，容易導致認知節(jié)點信息獲取嚴重滯后，難以反映頻譜適用的真實狀態(tài)，此時還需聯(lián)合頻譜感知提高對無線電環(huán)境變化的敏感性。

1.2 頻譜利用技術

頻譜利用技術包括認知區(qū)域、載波分配、功率控制等類型。其中，認知區(qū)域屬于一種干擾保護技術，其通過認知干擾抑制將干擾降至特定閾值以下，由此獲取頻譜接入機會。該技術常配合地理數(shù)據(jù)庫信息與干擾建模技術，用于廣播電視通信的干擾保護。載波分配是在滿足通信質量的前提下，通過分配盡量多的載波，提高系統(tǒng)總吞吐量，或通過將載波盡量多地分配給用戶，提高可用載波利用率。載波分配技術多配合波束賦形技術，用以優(yōu)化頻譜利用率。功率控制是依循信道情況、干擾信息、接收端信噪比等對載波發(fā)射功率加以調節(jié)，以免影響同頻段用戶，借此顯著提升地面鏈路通信容量[3]。

2 廣播電視的干擾與監(jiān)測業(yè)務

2.1 廣播電視的干擾

廣播電視系統(tǒng)干擾涉及內、外兩種類別。其中，外干擾涉及自然、人為、太空等影響因素，內部干擾則多因人為操作不當所引起。廣播電視常受鄰近信道、相鄰衛(wèi)星的影響而形成太空干擾，地面干擾多由雜波、電磁、互調或極化所引起，自然干擾多由日凌現(xiàn)象、電離層閃爍、雨衰、衛(wèi)星蝕而引起，而人為干擾則多來自于非法轉發(fā)器資源的使用及惡意干擾信號的發(fā)射。廣播電視系統(tǒng)的內部干擾，常因人員對上行設備參數(shù)調節(jié)有誤造成，如上星時未嚴格依循技術標準進行測試，或因新設備錯誤操作，這些均會產生內部干擾。此外，衛(wèi)星上透明轉發(fā)器同時轉發(fā)多種載波所引發(fā)的互調干擾也屬于內部干擾，該情況是因上行功率超出規(guī)定功率，導致轉發(fā)器工作在非線性區(qū)而導致的[4]。

2.2 廣播電視的監(jiān)測業(yè)務

為了規(guī)避干擾，保障廣播電視的安全播出，需要對廣播電視系統(tǒng)開展監(jiān)測業(yè)務。傳統(tǒng)監(jiān)測因技術局限，多通過業(yè)務員的雙眼對電視信號進行監(jiān)測。由于人的精力有限，很難確保監(jiān)測的范圍及質量，因而常常發(fā)生信號異常而未監(jiān)測到的情況，甚至耽誤信號傳輸應急處置的最佳時機。隨著技術的發(fā)展與應用，廣播電視監(jiān)測業(yè)務逐步拓展，主要涉及碼流層、音視頻層、信道層以及頻譜等的監(jiān)測。

2.2.1 碼流層監(jiān)測

碼流層監(jiān)測多采用碼流分析儀對廣播電視傳輸碼流進行監(jiān)測。監(jiān)測時，工作人員依循TS 包結構信息，對信號情況加以研判。碼流監(jiān)測的重點集中在帶寬碼率方面，通過總碼率監(jiān)測可把握碼流整體運行情況。一旦出現(xiàn)異常，需要及時加以調控，由此把握節(jié)目播出狀態(tài)[5]。

2.2.2 音視頻監(jiān)測

音視頻監(jiān)測往往需先將碼流信息格式進行轉換，使之能夠為設備所識別，再利用音視頻設備對音視頻進行不間斷監(jiān)測。由于需要對節(jié)目進行實時、一對一監(jiān)測，因而涉及多個監(jiān)測技術指標，主要有音頻丟失、音量大小、單音、無聲音以及視頻靜幀、黑場、彩條等指標。

2.2.3 信道層監(jiān)測

廣播電視監(jiān)測常采用QPSK 信道指標進行信道層監(jiān)測。監(jiān)測時，常采用載波電平、信道功率及信道頻譜進行監(jiān)測。

2.2.4 頻譜監(jiān)測

頻譜監(jiān)測需要借助頻譜信號分析設備的支持，對調頻、模擬及數(shù)字等信號展開監(jiān)測，判斷數(shù)字、模擬電視或調頻廣播的信號內容是否滿足預期規(guī)范，并利用諸多參數(shù)反映信號優(yōu)劣，由此達到監(jiān)測目的[6]。

3 基于認知無線電技術的廣播電視監(jiān)測

無線電技術在廣播電視監(jiān)測中的應用主要集中在認知無線電技術方面，其不僅能夠搜索和識別新信號，還可監(jiān)測節(jié)目播出效果、中短波波段頻率及節(jié)目總體質量。

3.1 信號搜索與識別

廣播電視監(jiān)測的要點之一在于新信號的識別與發(fā)現(xiàn)，通過跟蹤新信號判斷新節(jié)目的變化。值得注意的是，新信號的出現(xiàn)具有不確定性、不可預知性，因此，需要借助認知無線電技術的信息感知、研判及預測等多元功能，對典型樣本信號加以感知，結合其獨特的頻譜參數(shù)，完成新信號預測。一旦在全頻段檢測中發(fā)現(xiàn)對應信號，即可迅速發(fā)現(xiàn)并識別。此外，認知無線電技術能夠依循廣播電視系統(tǒng)所設置的特定參數(shù)完成頻譜調制方式的識別，還可對廣播電視節(jié)目類別及不同語種加以識別[7]。

3.2 播出效果監(jiān)測與完善

由于頻譜資源有限，廣播電視行業(yè)需要對頻譜采用固定分配機制，這容易導致播出時同鄰頻信號干擾增多，影響中短波廣播節(jié)目的播放效果。為了解決這一問題，需要借助認知無線電技術對外部環(huán)境進行感知，及時獲取節(jié)目頻譜負荷，并結合負荷調整參數(shù)，保障系統(tǒng)能夠及時適應信號變化。此外，認知無線電技術在接收機中應用，能夠提供高效、可靠的信號接收，從根本上完善廣播節(jié)目的收聽效果。

3.3 中短波波段頻率監(jiān)測

對于特定收測地區(qū)，可利用頻譜負荷監(jiān)測的方法掌握無線電廣播頻率的占用及頻道情況，以達到對收測區(qū)廣播頻率分布、電磁環(huán)境、電臺干擾等情況的監(jiān)測，并充分掌握非法電臺及電波傳播規(guī)律，確保頻譜資源利用率的提升。在認知無線電技術的支持下，業(yè)務人員可通過模型建構對頻譜信號使用情況的判斷，配合無線電認知表達語言的描述，及時獲取頻譜負荷情況，為頻率指配及換頻方案的實現(xiàn)提供支持[8]。

3.4 節(jié)目質量監(jiān)測

通過認知無線電技術，業(yè)務人員能夠及時發(fā)現(xiàn)節(jié)目播出過程中的異常狀態(tài)，并采取有針對性的措施，改善節(jié)目的播出質量。在廣播電視播出質量傳統(tǒng)監(jiān)測方式下，業(yè)務員從接收到異常警報信號，到處理完多個設備、完成諸多參數(shù)調整步驟，往往需要較長的時間，而認知無線電技術打破了上述弊端，其能夠根據(jù)有載無調、無載波時頻譜的特征，在異常發(fā)生的第一時間即可識別異常，并將異常信息同步傳送到業(yè)務部門，為迅速排除節(jié)目播放事故、提高節(jié)目質量提供了保障[9]。

4 結語

為了保證廣播電視的播出效果，需要采用行之有效的監(jiān)測技術，對節(jié)目頻道的占用情況及相關干擾信號進行監(jiān)測，結合監(jiān)測數(shù)據(jù)及信息，解讀廣播電視節(jié)目播放過程中可能存在的問題及播出效果，以便及時調整設備各項參數(shù)，達到提高節(jié)目播放效果的目的。認知無線電技術在廣播電視監(jiān)測領域有著十分重要的應用。通過認知無線電技術的支持，可有效提升廣播電視監(jiān)測效率。值得思考的是，當前無線電網監(jiān)測尚難完全實現(xiàn)智慧化、信息化，因此，如何持續(xù)拓展該技術應用的縱深程度，持續(xù)推動廣播電視系統(tǒng)監(jiān)測過程的高效化、智慧化發(fā)展，仍是相關領域亟待深入研究的一項課題。