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(gè)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(gè)頻道。

COFDM無線移動(dòng)圖像傳輸系統(tǒng)

　　優(yōu)點(diǎn)

　　(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(shí)分開至少1000個(gè)數(shù)字信號(hào)，而且在干擾的信號(hào)周圍可以安全運(yùn)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(hào)“穿透能力”使得COFDM技術(shù)深受歐洲通信營運(yùn)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(xiàng)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(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化，所以COFDM能動(dòng)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(dòng)地檢測到傳輸介質(zhì)下哪一個(gè)特定的載波存在高的信號(hào)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(hào)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(hào)的影響。

　　(5) 可以有效地對抗信號(hào)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?yàn)槎鄰絺鬏敹霈F(xiàn)頻率選擇性衰落時(shí)，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(gè)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(shí)域均衡器。通過將各個(gè)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?yàn)檫@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(shí)現(xiàn)方法;

　　(9) 信道利用率很高，這一點(diǎn)在頻譜資源有限的無線環(huán)境中尤為重要;當(dāng)子載波個(gè)數(shù)很大時(shí)，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(dú)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(shí)現(xiàn)無線圖像實(shí)時(shí)傳輸傳統(tǒng)的微波設(shè)備，必須在可視條件(既收發(fā)兩點(diǎn)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(diǎn)，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(diǎn)，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(shí)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(shí)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(dòng)，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(dòng)中無線傳輸實(shí)時(shí)的圖像，可在車輛、船舶、直升機(jī)等平臺(tái)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(dú)立實(shí)現(xiàn)采集端和接收端在高速的移動(dòng)過程中實(shí)時(shí)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(shí)，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(shí)現(xiàn)移動(dòng)點(diǎn)對固定點(diǎn)的傳輸，并且圖像常常會(huì)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(jià)極高。

　　但對于COFDM設(shè)備，它不需要任何附加裝置，就可實(shí)現(xiàn)固定——移動(dòng)，移動(dòng)——移動(dòng)間的使用，非常適合安裝到車輛、船舶、直升機(jī)等移動(dòng)平臺(tái)上。不僅傳輸具有高可靠性，而且表現(xiàn)出很高的性價(jià)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(chǔ)、編輯等具體的要求。

　　COFDM技術(shù)每個(gè)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(chǔ)、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(hào)波形間的干擾性能優(yōu)越，通過各個(gè)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(gè)衰落或干擾能夠?qū)е抡麄€(gè)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(huì)受到干擾，并且這些子信道還可以采用糾錯(cuò)碼來進(jìn)行糾錯(cuò)，確保傳輸?shù)牡驼`碼率。