摘要: 本文主要介紹了COFDM技術(shù)在無線圖像傳輸中的應(yīng)用特點(diǎn)，與傳統(tǒng)模擬無線圖像傳輸技術(shù)對(duì)比突出的優(yōu)點(diǎn)!以及該技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞: 非視距;抗干擾性;高速移動(dòng)

一、COFDM技術(shù)簡介

無線傳輸所采用的技術(shù)體制可大致分為:模擬傳輸、數(shù)傳/網(wǎng)絡(luò)電臺(tái)、GSM/GPRS、CDMA、數(shù)字微波(大部分為擴(kuò)頻微波)、WLAN(無線網(wǎng))、COFDM(正交頻分復(fù)用)等。其中傳統(tǒng)技術(shù)都不能實(shí)現(xiàn)在“有阻擋、非通視和高速移動(dòng)條件下”的寬帶高速傳輸，隨著COFDM技術(shù)的發(fā)展、成熟，完成這一難題有了可能。

COFDM(coded orthogonal frequency division multiplexing)，即編碼正交頻分復(fù)用的簡稱，該技術(shù)除具有強(qiáng)大的編碼糾錯(cuò)功能外，最大特點(diǎn)是多載波調(diào)制，它在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道，在每個(gè)子信道上使用單個(gè)子載波，把數(shù)據(jù)流也分解為若干個(gè)子數(shù)據(jù)流，分解數(shù)據(jù)流速率，再利用這些子數(shù)據(jù)流分別去調(diào)制各子載波。各子載波并行傳輸，減小了對(duì)單個(gè)載波的依賴性，其抗多徑衰落能力、抗碼間干擾(ISI)能力、抗多普勒頻移能力等都得到了顯著提高。

利用COFDM技術(shù)可真正實(shí)現(xiàn)“有阻擋、非通視和高速移動(dòng)條件下”的寬帶高速傳輸，該技術(shù)是目前世界上最先進(jìn)和最具發(fā)展?jié)摿Φ恼{(diào)制技術(shù)。

二、COFDM技術(shù)應(yīng)用于無線圖像傳輸優(yōu)點(diǎn)

無線圖像傳輸廣義上屬于無線寬帶傳輸，大體了經(jīng)歷模擬、數(shù)字傳輸兩個(gè)階段。

模擬圖像傳輸因其多經(jīng)干擾、同頻干擾和噪聲疊加，導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用中圖像傳輸可靠性和高圖像質(zhì)量難以保證，因此模擬圖像無線傳輸在很多行業(yè)已基本被淘汰。

隨著圖像編解碼和無線數(shù)字調(diào)制技術(shù)的發(fā)展，無線數(shù)字圖像傳輸成為目前的技術(shù)中堅(jiān)。其基本結(jié)構(gòu)均為視音頻編碼—無線信道數(shù)字調(diào)制--視音頻解碼，框圖如下:

目前現(xiàn)有的無線應(yīng)用中，視音頻壓縮編碼以MPEG2/4、H.261/263等為主。其中高質(zhì)量圖像(標(biāo)準(zhǔn)PAL/NTSC制式或分辨率不小于700×500)一般以MPEG2編解碼居多，個(gè)別采用小波編解碼。其對(duì)應(yīng)的無線傳輸按體制可以用微波(數(shù)字微波、擴(kuò)頻微波)、無線LAN(802.11FHSS、802.11(b)DSSS、802.11(g)DSSS/OFDM、802.11(a)OFDM)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。雖然，這些技術(shù)各有優(yōu)勢，但它們大多都存在共同的缺點(diǎn)，如通視傳輸、定向傳輸、不支持移動(dòng)等，從而限制用戶的應(yīng)用，甚至無法滿足部分用戶最基本的需求。

隨著OFDM技術(shù)及組件的成熟，國外在無線圖像上已趨于淘汰微波和802.11FHSS、802.11(b)DSSS等方案，而采用COFDM技術(shù)的產(chǎn)品。

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(既收發(fā)兩點(diǎn)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(shí)測收發(fā)點(diǎn)。即使成功“布點(diǎn)”，天線定向、線纜布置等工作也相當(dāng)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(diǎn)，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(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。其收發(fā)兩端一般采用全向天線，無須預(yù)先“踩點(diǎn)”、“定向”、布設(shè)繁雜的視音頻輸入、輸出電纜，視音頻源的采集端、接收端可根據(jù)現(xiàn)場情況及指揮/導(dǎo)演的要求自由活動(dòng)。系統(tǒng)簡單、可靠，應(yīng)用靈活。

2、適合高速移動(dòng)中傳輸，可應(yīng)用于車輛、船舶、直升機(jī)/無人機(jī)等平臺(tái)。

對(duì)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(diǎn)(車、船、機(jī))--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(jī)/無人機(jī)等平臺(tái)是系統(tǒng)非常重要的組成部分，其核心的功能之一就是實(shí)時(shí)接入前端的圖像。

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)收、發(fā)端的移動(dòng)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(shí)現(xiàn)移動(dòng)點(diǎn)對(duì)固定點(diǎn)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(jià)極高。

但對(duì)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)/無人機(jī)等移動(dòng)平臺(tái)上。不僅傳輸有高可靠性，而且對(duì)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(jià)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(duì)攝像機(jī)的要求外，對(duì)編碼流、信道速率要求十分高。一般的數(shù)字微波，擴(kuò)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(chǔ)、編輯等要求。

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(dá)到576×720或480×720，滿足后期分析、存儲(chǔ)、編輯等要求。

4、在復(fù)雜電磁環(huán)境中，COFDM具備優(yōu)異的抗干擾性能。

對(duì)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)通信鏈路失敗，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。

5、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。