适用于平安城市的COFDM无线视频传输技术(2)

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为了对付PAL制模拟电视的同频干扰，凡在PAL信号频谱中能量强的频谱线如图像载频、副载波和伴音载波附近的一些信道可以空开来不用，虽然没有用足512个信道，但解决了正交频分复用OFDM和PAL信号间的相互干扰。由此可见，采用OFDM的调制方式可省略了自适应均衡器和同步干扰抑制滤波器。

当多径延时量与所传送的数字符号处于同一量级时，会严重影响符号间干扰，延长传输符号的周期可有效克服多径干扰，COFDM正是根据这一原理来消除反射波的影响。OFDM由N个频率间隔相等的子载波组成，各个子载波又可采用同一种数字调制如QPSK，或不同载波采用不同调制。而串行传输的符号序列也分成长度为N的段，每段内N个符号分别调制N个子载波，所以OFDM把符号周期延长N倍，而用并行调制来弥补周期延长降低符号传输率的困境。在传统的频分复用中，各子载波的信号频谱是互不重叠的，以便接收机中能采用传输滤波方法将其分离和提取，但这类做法降低了频带利用率。在OFDM中，使各载波的信号频谱可相互重叠，但子载波间隔的选择要使这些载波在整个符号周期上处于正交状态，也就是说加于符号周期上的任何两个载波的乘积为零。为实现最大频谱效率，使子载波的最小频率间隔为符号周期的倒数。若符号由脉冲序列组成，则每个调制子载波频谱的形状符合sincx，其峰值对应于其他载波的频谱中的零点，如图2所示。

OFDM技术的推出其实是为了提高载波的频谱利用率，或者是为了改进对多载波的调制，它的特点是各子载波相互正交，使扩频调制后的频谱可以相互重叠，从而减小了子载波间的相互干扰。OFDM每个载波所使用的调制方法可以不同，各个载波能够根据信道状况的不同选择不同的调制方式，比如BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM等，以频谱利用率和误码率之间的最佳平衡为原则。OFDM技术使用了自适应调制，根据信道条件的好坏来选择不同的调制方式。OFDM还采用了功率控制和自适应调制相协调的工作方式。信道好的时候，发射功率不变，可以增强调制方式（如64QAM），或者在低调制方式（如QPSK）时降低发射功率。由于这种技术具有在杂波干扰下传送信号的能力，因此常常会被利用在容易受外界干扰或者抵抗外界干扰能力较差的传输介质中。

COFDM技术不使用单载波系统而是多载波系统，在同样的调制方式下，比如采用QPSK、16-QAM或64QAM，可以使之应用于单载波系统。但无论如何，数据的传输仍然是采用时分和频分方式 ，并工作在各自的子载波上，每个子载波都在特定的正交频率上，以增加潜在的数据吞吐量。尽管这时每个子载波的数据率低于单载波系统，但各个子载波的总的数据率要高于整个系统的数据率。

DVB-T标准已被广泛应用于欧洲和世界各国，其中“2K”版本(1704 载波信号)应用于较强的干扰环境，“8K”版本 (6816载波信号)应用于较低些的干扰环境。DAB标准应用于CD品质的音频和数据在移动环境下的规划和设计。其中有4个不同的工作方式，在整个1.5MHz的信道上具有高达1536个载波的间隔，其目的是为了提高对多普勒相移和多径干扰的免疫力。

值得注意的是，实际上多径信号会给COFDM系统带来好处，如果原始信号被封锁，仅有多径信号被接收的话，这些信号会被用于接收机去获得想得到的数据。此外，即使个别的子载波不能完全地被接收，数据纠错方式也能够使接收机从其它的子载波中获得足够的信息去重建缺少的数据。

技术特点
COFDM技术在无线视频图像传输方面的应用有以下特点：

能在非可视和有阻挡的环境中应用
通常，适于在城区、城郊、建筑物内，可实现无线图像实时传输，具备卓越的“绕射”与“穿透”能力的是传统的微波设备，必须在可视条件（既收发两点之间必须无阻挡）下才能建立无线链接通道。因此，设备使用受环境制约较大，需要提前考察应用环境，选择、测试收发点，调整天线的方向，架设天线的高度测算等。其工作量非常大，也相当繁琐，不仅直接限制音视频的传输与接收，而且系统的可靠性、工作效率也大打折扣。

而采用COFDM无线视频图像传输设备，则彻底改变了这种局面。因为COFDM技术有多载波等技术特点，其设备具备“非视距”、“绕射”传输的优势，使在城区、山地、建筑物内外等不能可视及有阻挡的环境中，该设备都能够以高概率实现图像的稳定传输，而不受环境影响或受环境影响小。COFDM无线视频传输系统采用全向天线，可以在最短的时间内架设无线传输链路，其采集端和接收端也可以随意移动，而不受方向的限制。因此，COFDM无线视频传输系统简单、可靠，应用灵活，最适于城市中应用。

适于高速移动中无线传输实时图像
由于微波（数字微波、扩频微波）、无线LAN等设备，因其技术体制的原因，无法独立实现采集端和接收端在高速的移动过程中实时传输图像。在车辆、船舶上应用微波和无线LAN等设备进行无线图像传输时，通常的方案是再配置附加的“伺服稳定”装置，以解决电磁波定向、跟踪、稳定等问题。但是，也仅仅能在一定条件下实现移动点对固定点的传输，并且图像常常会出现中断，从而严重影响传输接收的效果。并且，其工程复杂，可靠性降低，造价也极高。

而对于COFDM技术设备，它不需要任何附加装置，就可实现固定-移动，移动-移动间的使用，因而COFDM技术适于高速移动中无线传输实时的图像，非常适合安装到车辆、船舶、直升机等移动平台上使用。这种COFDM技术设备，不仅其传输具有高的可靠性，而且表现出很高的性价比。

适于传输高带宽、高码流、高画质的音视频
由于高码流、高画质的音视频数据流，对编码、信道速率要求十分高，其图像码流一般大于4M bps。在数字微波、扩频微波传输链路中，虽然采用MPEG-2编码，但信道多采用2M速率，如E1，虽然可使得解码后的图像分辨率达到720×576，但其图像压缩码流却只有1M左右，因而无法满足接收端后期的音视频分析、存储、编辑等具体的要求。

而COFDM技术，每个子载波可以选择QPSK、16QAM、64QAM等高速调制，其合成后的信道速率一般均大于4M bps。因此，可以传输MPEG-2中4:2:0、4:2:2等高质量编解码图像，接收端图像分辨率可达到720×576或720×480，其码流可以在6M左右，接收后的图像质量接近DVD画质，因而完全可以满足接收端后期音视频分析、存储、编辑等具体的要求。因此，COFDM技术适于传输高带宽、高码流、高画质的音视频。
(中国集群通信网 | 责任编辑：陈晓亮)