cofdm原理及優(yōu)勢分析

COFDM(coded orthogonal frequency division multiplexing)，即編碼正交頻分復(fù)用的簡稱，是目前世界最先進(jìn)和最具發(fā)展?jié)摿Φ恼{(diào)制技術(shù)。其基本原理就是將高速數(shù)據(jù)流通過串并轉(zhuǎn)換，分配到傳輸速率較低的若干子信道中進(jìn)行傳輸。

　　原理

　　編碼(C)是指信道編碼采用編碼率可變的卷積編碼方式，以適應(yīng)不同重要性數(shù)據(jù)的保護(hù)要求;正交頻分(OFD)指使用大量的載波(副載波)，它們有相等的頻率間隔，都是一個基本震蕩頻率的整數(shù)倍;復(fù)用(M)指多路數(shù)據(jù)源相互交織地分布在上述大量載波上，形成一個頻道。

COFDM無線移動圖像傳輸系統(tǒng)

　　優(yōu)點

　　(1) 在窄帶帶寬下也能夠發(fā)出大量的數(shù)據(jù)：COFDM技術(shù)能同時分開至少1000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將直接威脅到目前市場上已經(jīng)開始流行的CDMA技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展壯大的態(tài)勢，正是由于具有了這種特殊的信號“穿透能力”使得COFDM技術(shù)深受歐洲通信營運商以及手機(jī)生產(chǎn)商的喜愛和歡迎，例如加利福尼亞Cisco系統(tǒng)公司、紐約Flarion工學(xué)院以及朗訊工學(xué)院等開始使用，在加拿大Wi-LAN工學(xué)院也開始使用這項技術(shù)。

　　(2) 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：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(jìn)行成功的通信;

　　(3) 該技術(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(jìn)行成功通信;

　　(4) 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。

　　(5) 可以有效地對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(dāng)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。

　　(6) 通過各個子載波的聯(lián)合編碼，具有很強(qiáng)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(yán)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。

　　(7) COFDM技術(shù)抗窄帶干擾性很強(qiáng)，因為這些干擾僅僅影響到很小一部分的子信道。

　　(8) 可以選用基于IFFT/FFT的OFDM實現(xiàn)方法;

　　(9) 信道利用率很高，這一點在頻譜資源有限的無線環(huán)境中尤為重要;當(dāng)子載波個數(shù)很大時，系統(tǒng)的頻譜利用率趨于2Baud/Hz。

　　COFDM技術(shù)在無線圖像傳輸方面應(yīng)用有以下獨特的優(yōu)勢：

　　1、 非可視和有阻擋的環(huán)境中應(yīng)用，卓越的“繞射”與“穿透”能力使得適合在城區(qū)、城郊、建筑物內(nèi)實現(xiàn)無線圖像實時傳輸傳統(tǒng)的微波設(shè)備，必須在可視條件(既收發(fā)兩點之間必須無阻擋)下才能建立無線鏈接通道，所以使用中受環(huán)境制約較大，需要提前考察應(yīng)用環(huán)境，選擇、測試收發(fā)點，調(diào)整天線的方向，架設(shè)天線的高度測算等，工作量非常大，也相當(dāng)繁瑣，不僅直接限制音視頻的傳輸與接收，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)?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/優(yōu)勢">優(yōu)勢，在城區(qū)、山地、建筑物內(nèi)外等不能可視及有阻擋的環(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)采用全向天線，可以在最短的時間內(nèi)架設(shè)無線傳輸鏈路，采集端和接收端也可以隨意移動，不受方向的限制，系統(tǒng)簡單、可靠，應(yīng)用靈活。

　　2、 適合于高速移動中無線傳輸實時的圖像，可在車輛、船舶、直升機(jī)等平臺上使用微波(數(shù)字微波、擴(kuò)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)采集端和接收端在高速的移動過程中實時傳輸圖像。在車輛、船舶上應(yīng)用微波和無線LAN等設(shè)備進(jìn)行無線圖像傳輸時，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，但是也僅僅能在一定條件下實現(xiàn)移動點對固定點的傳輸，并且圖像常常會出現(xiàn)中斷，嚴(yán)重影響傳輸接收的效果。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(jī)等移動平臺上。不僅傳輸具有高可靠性，而且表現(xiàn)出很高的性價比。

　　3、傳輸帶寬高，適合高碼流、高畫質(zhì)的音視頻傳輸，圖像碼流一般可大于4M bps高碼流、高畫質(zhì)的音視頻數(shù)據(jù)流對編碼、信道速率要求十分高。一般的數(shù)字微波，擴(kuò)頻微波傳輸鏈路中，雖然采用MPEG-2編碼，但信道多采用2M速率，如E1，使得解碼后的圖像分辨率可以達(dá)到720×576，但是圖像壓縮碼流只有1M左右，無法滿足接收端后期音視頻分析、存儲、編輯等具體的要求。

　　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MPEG-2中4:2:0、4:2:2等高質(zhì)量編解碼圖像，接收端圖像分辨率可達(dá)到720×576或720×480，碼流可以在6M左右，接收后的圖像質(zhì)量接近DVD畫質(zhì)，完全可以滿足接收端后期音視頻分析、存儲、編輯等具體的要求。

　　4、在復(fù)雜電磁環(huán)境中，COFDM具備優(yōu)異的抗干擾性能對抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾及信號波形間的干擾性能優(yōu)越，通過各個子載波的聯(lián)合編碼，具有很強(qiáng)的抗衰落能力。在單載波系統(tǒng)中(如數(shù)字微波,擴(kuò)頻微波等)，單個衰落或干擾能夠?qū)е抡麄€通訊鏈路失敗，但是在多載波COFDM系統(tǒng)中，僅僅有很小一部分子載波會受到干擾，并且這些子信道還可以采用糾錯碼來進(jìn)行糾錯，確保傳輸?shù)牡驼`碼率。