COFDM調(diào)制技術(shù)在無線視頻傳輸中應(yīng)用

ＣＯＦＤＭ調(diào)制技術(shù)是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)�熢摷夹g(shù)是將高速串行數(shù)據(jù)變換成多路相對低速的并行數(shù)據(jù)并對不同的載波進行調(diào)制。這種并行傳輸體制大大擴展了符號的脈沖寬度�熖岣吡丝苟鄰剿ヂ涞男阅�。隨著國際通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，ＣＯＦＤＭ調(diào)制技術(shù)也應(yīng)運而生，ＣＯＦＤＭ圖像傳輸在“高速運動中”和“非通視條件下”實現(xiàn)高質(zhì)量實時圖像和數(shù)據(jù)傳輸成為可能。采用ＣＯＦＤＭ調(diào)制技術(shù)的通信設(shè)備也進入了一個嶄新的時代。

由于ＣＯＦＤＭ調(diào)制技術(shù)具有很高的技術(shù)門檻，目前只有很少的國外公司擁有ＣＯＦＤＭ核心調(diào)制技術(shù)，主要的發(fā)展方向是廣播電視行業(yè)，比如歐洲的ＤＶＢ－Ｔ就是采用ＣＯＦＤＭ調(diào)制技術(shù)加上ＭＰＥＧ２視頻編解碼技術(shù)的一個數(shù)字電視標準。

Ｈａｎｈｓｘ采用先進的ＣＯＦＤＭ多載波調(diào)制技術(shù)�� 自主研發(fā)和生產(chǎn)無線移動視頻傳輸設(shè)備，ＣＯＦＤＭ圖像傳輸設(shè)備具有很強的抗多徑干擾能力和在有遮擋環(huán)境中的傳輸能力�煂崿F(xiàn)在“高速運動中”“非通視條件下”高質(zhì)量圖像的實時傳輸，并且在有遮擋、多徑干擾、ＮＬＯＳ非視距情況下仍可傳輸高品質(zhì)視頻，Ｈａｎｈｓｘ產(chǎn)品包括密拍式、單兵式、車載式、多路式、雙向式、ＣＯＦＤＭ網(wǎng)橋等系列產(chǎn)品�� 廣泛應(yīng)用于軍隊、武警、公安、消防、交通、人防、城管、地震、水利、氣象、石油等行業(yè)．

ＣＯＦＤＭ技術(shù)提高載波的頻譜利用率，改進對多載波的調(diào)制，它的特點是各子載波相互正交，使擴頻調(diào)制后的頻譜可以相互重疊，從而減小了子載波間的相互干擾。ＣＯＦＤＭ每個載波所使用的調(diào)制方法可以不同。各個載波能夠根據(jù)信道狀況的不同，選擇不同的調(diào)制方式，比如ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等等，以頻譜利用率和誤碼率之間的最佳平衡為原則。ＣＯＦＤＭ技術(shù)使用了自適應(yīng)調(diào)制，根據(jù)信道條件的好壞來選擇不同的調(diào)制方式。

ＣＯＦＤＭ技術(shù)能同時分開多個數(shù)字信號，而且在干擾的信號周圍可以安全運行。使得ＣＯＦＤＭ技術(shù)深受通信設(shè)備商以及手機生產(chǎn)商的喜愛和歡迎。ＣＯＦＤＭ技術(shù)能夠持續(xù)不斷地監(jiān)控傳輸介質(zhì)上通信特性的突然變化，通信路徑傳送數(shù)據(jù)的能力會隨時間發(fā)生變化，ＣＯＦＤＭ能動態(tài)地與之相適應(yīng)，并且接通和切斷相應(yīng)的載波以保證持續(xù)地進行成功的通信。該技術(shù)可以自動地檢測傳輸介質(zhì)下哪一個特定的載波存在高的信號衰減或干擾脈沖，然后采取合適的調(diào)制措施來使指定頻率下的載波進行成功通信。ＣＯＦＤＭ技術(shù)特別適合使用在高層建筑物、居民密集和地理上突出的地方以及將信號覆蓋的地區(qū)、高速的數(shù)據(jù)傳播。

ＣＯＦＤＭ技術(shù)主要有如下幾個優(yōu)點：

�煟保犜谡瓗�帶寬下也能夠發(fā)出大量的數(shù)據(jù)。ＣＯＦＤＭ技術(shù)能同時分開多個數(shù)字信號，而且在干擾的信號周圍可以安全運行的能力，可以充分利用帶寬資源。

�煟玻牐茫希疲模图夹g(shù)能夠持續(xù)不斷地監(jiān)控傳輸介質(zhì)上通信特性的突然變化，由于通信路徑傳送數(shù)據(jù)的能力會隨時間發(fā)生變化，所以ＣＯＦＤＭ能動態(tài)地與之相適應(yīng)，并且接通和切斷相應(yīng)的載波以保證持續(xù)地進行成功的通信；

�煟常犜摷夹g(shù)可以自動地檢測到傳輸介質(zhì)下哪一個特定的載波存在高的信號衰減或干擾脈沖，然后采取合適的調(diào)制措施來使指定頻率下的載波進行成功通信；

�煟矗牐茫希疲模图夹g(shù)特別適合使用在高層建筑物、居民密集和地理上突出的地方以及將信號散播的地區(qū)。高速的數(shù)據(jù)傳播及數(shù)字語音廣播都希望降低多徑效應(yīng)對信號的影響。

�煟叮牽梢杂行У貙�抗信號波形間的干擾，適用于多徑環(huán)境和衰落信道中的高速數(shù)據(jù)傳輸。當信道中因為多徑傳輸而出現(xiàn)頻率選擇性衰落時，只有落在頻帶凹陷處的子載波以及其攜帶的信息受影響，其他的子載波未受損害，因此系統(tǒng)總的誤碼率性能要好得多。 

�煟罚犕ㄟ^各個子載波的聯(lián)合編碼，具有很強的抗衰落能力。ＣＯＦＤＭ技術(shù)本身已經(jīng)利用了信道的頻率分集，如果衰落不是特別嚴重，就沒有必要再加時域均衡器。通過將各個信道聯(lián)合編碼，則可以使系統(tǒng)性能得到提高。

�煟福牐茫希疲模图夹g(shù)抗窄帶干擾性很強，因為這些干擾僅僅影響到很小一部分的子信道。

ＣＯＦＤＭ調(diào)制技術(shù)應(yīng)用于無線圖像傳輸優(yōu)點有如下方面：  

１、 適合在城區(qū)、城郊、建筑物內(nèi)等非通視和有阻擋的環(huán)境中應(yīng)用，表現(xiàn)出卓越的“繞射”“穿透”能力。

傳統(tǒng)的微波設(shè)備，必須在通視條件（即收發(fā)兩點之間必須無阻擋）下才能建立鏈路，所以使用中受環(huán)境制約，需要提前考察環(huán)境，擬定、實測收發(fā)點。即使成功“布點”，天線定向、線纜布置等工作也相當煩瑣，不僅直接限制視音頻源的獲取、傳輸，而且系統(tǒng)的可靠性、工作效率也大打折扣。   

ＣＯＦＤＭ無線圖像設(shè)備則徹底改變了這種局面。因其多載波等技術(shù)特點，ＣＯＦＤＭ設(shè)備具備“非視距”、“繞射”傳輸?shù)膬?yōu)勢，在城區(qū)、山地、建筑物內(nèi)外等不能通視及有阻擋的環(huán)境中，該設(shè)備能夠以高概率實現(xiàn)圖像的穩(wěn)定傳輸，不受環(huán)境影響或受環(huán)境影響小。系統(tǒng)簡單、可靠，應(yīng)用靈活。 

２、 適合高速移動中傳輸，可應(yīng)用于車輛、船舶、直升機�N無人機等平臺。 

對于大多數(shù)行業(yè)而言，無線圖像的一般應(yīng)用模式是：視音頻前端采集—接入點（車、船、機）－－視音頻處理中心（一般通過有線鏈路或衛(wèi)通）。所以車輛、船舶、直升機�N無人機等平臺是系統(tǒng)非常重要的組成部分，其核心的功能之一就是實時接入前端的圖像。  

微波（數(shù)字微波、擴頻微波）、無線ＬＡＮ等設(shè)備因其技術(shù)體制的原因，無法獨立實現(xiàn)收、發(fā)端的移動中傳輸。如應(yīng)用到車輛、船舶上，通常的方案是再配置附加的“伺服穩(wěn)定”裝置，以解決電磁波定向、跟蹤、穩(wěn)定等問題，且僅能在一定條件下實現(xiàn)移動點對固定點的傳輸。這樣，其系統(tǒng)的技術(shù)環(huán)節(jié)多，工程復(fù)雜，可靠性降低，造價極高。 

但對于ＣＯＦＤＭ設(shè)備，它不需要任何附加裝置，就可實現(xiàn)固定—移動，移動—移動間的使用，非常適合安裝到車輛、船舶、直升機�N無人機等移動平臺上。不僅傳輸有高可靠性，而且對比以上的方案，由于無須再配置附加的“伺服穩(wěn)定”裝置，所以表現(xiàn)出很高的性價比。 

３、適合高速數(shù)據(jù)傳輸，速率一般大于４Ｍ ｂｐｓ，滿足高質(zhì)量視音頻的傳輸。

高質(zhì)量的視音頻除對攝像機的要求外，對編碼流、信道速率要求十分高。一般的數(shù)字微波，擴頻微波傳輸中，雖然采用ＭＰＥＧ２編碼，但信道多采用２Ｍ速率，如Ｅ１，使得解碼后的圖像分辨率一般為３５２×２８８，無法滿足后期分析、存儲、編輯等要求。  

ＣＯＦＤＭ技術(shù)每個子載波可以選擇ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等高速調(diào)制，合成后的信道速率一般均大于４Ｍ ｂｐｓ。因此，可以傳輸ＭＰＥＧ２中４：２：０、４：２：２等高質(zhì)量編解碼，接收端圖像分辨率可達到５７６×７２０或４８０×７２０，滿足后期分析、存儲、編輯等要求。 

表現(xiàn)在實際應(yīng)用中，ＣＯＦＤＭ有以下獨具的優(yōu)勢：

首先，抗衰落能力強。ＣＯＦＤＭ把用戶信息通過多個子載波傳輸，在每個子載波上的信號時間就相應(yīng)地比同速率的單載波系統(tǒng)上的信號時間長很多倍，使ＣＯＦＤＭ對脈沖噪聲（Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｎｏｉｓｅ）和信道快衰落的抵抗力更強。同時，通過子載波的聯(lián)合編碼，達到了子信道間的頻率分集的作用，也增強了對脈沖噪聲和信道快衰落的抵抗力。因此，如果衰落不是特別嚴重，就沒有必要再添加時域均衡器。

其次，頻率利用率高。ＣＯＦＤＭ允許重疊的正交子載波作為子信道，而不是傳統(tǒng)的利用保護頻帶分離子信道的方式，提高了頻率利用效率。

再者，適合高速數(shù)據(jù)傳輸。ＣＯＦＤＭ自適應(yīng)調(diào)制機制使不同的子載波可以按照信道情況和噪音背景的不同使用不同的調(diào)制方式。當信道條件好的時候，采用效率高的調(diào)制方式。當信道條件差的時候，采用抗干擾能力強的調(diào)制方式。再有，ＣＯＦＤＭ加載算法的采用，使系統(tǒng)可以把更多的數(shù)據(jù)集中放在條件好的信道上以高速率進行傳送。因此，ＣＯＦＤＭ技術(shù)非常適合高速數(shù)據(jù)傳輸。

此外，抗碼間干擾能力強。碼間干擾是數(shù)字通信系統(tǒng)中除噪聲干擾之外最主要的干擾，它與加性的噪聲干擾不同，是一種乘性的干擾。造成碼間干擾的原因有很多，實際上，只要傳輸信道的頻帶是有限的，就會造成一定的碼間干擾。ＣＯＦＤＭ由于采用了循環(huán)前綴，對抗碼間干擾的能力很強。