[推荐]COFDM技术在无线图像传输的应用

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无线图像传输主要有两个概念，一是移动中传输，即移动通信，二是宽带传输，即宽带通信，因此，研制能够在高速移动过程中将频带很宽的高清晰视频进行稳定传输的无线图像传输系统，就要解决二个主要问题：一是由多径传播引起的回波；二是频率资源的使用率和渐趋饱和的问题。在过去的无线图像传输，主要是以单向的模拟电视广播业务为主，一套电视节目采用一个单独的频点，单频网可以提高频率资源的利用率，但是在不同地点用相同频率同频发射播出电视节目时，它们之间会有相互干扰，另外，由于接收或发射的一方处于移动状态，无论是发射或接收都会遇到强烈的多径干扰即回波干扰，因此，对回波干扰的处理方式可能从根本上影响一个无线高清晰度视频实时传输系统的性能，而无线数字高清晰度视频实时传输系统中的COFDM传输技术正是可以有效地利用回波而不是消极地排除回波引起的问题。我们重点在探究无线数字高清晰度视频实时传输系统中解决多径干扰问题的COFDM传输技术，并就其中一些特性进行分析。

    图像传输依靠的是一种可靠的射频能量调制方法来传送离散的数据而不是模拟变量。传统的模拟图像传输技术是以几十年前的老技术为基础的，占用了大量的带宽，如果发射机之间距离足够远的话，则可以使用同一频道在各自的覆盖范围内播出各自的节目,但是如果两者覆盖范围若存在有重叠的区域，该频道则完全不能使用。在某些电子新闻采集系统中，会利用模拟微波技术进行信号传送，但这些微波通路会受多径干扰问题的影响，这种影响有时很严重，导致很长的时延，从而使画面完全失真。解除禁用频道和使用较窄的带宽来发射，是广播业发展的必然趋势。地面DVB标准就是依赖一系列的基础技术，利用MPEG-2压缩编码方式降低比特率来进行视频编码，并可根据实际用途来选择4：2：0或4：2：2两种不同的图像编码方式进行传输，使两者有机的结合在一起。模拟发射机和数字发射机器工作原理之间的主要差别是，前者的发射机输出是由连续变化的模拟信号调制过的载波，而后者是通过一系列分立状态之间的切换来传递信息的，这一过程称为信道编码，数字等效于调制。地面发射可以有比卫星之类的发射更大的功率，所以能将更强的信号发送到接收机。这就有可能采用多电平信号，这种信号的功率以一系列阶梯波发射出去，不存在一个阶梯信号被误认为另一阶梯而造成的杂波。结果是减少了所用的带宽。

    COFDM这种调制技术，有助进一步节省带宽。接收机接收到信号后在把数字信号变成模拟信号之前对误码及残留受损数据进行处理，只要误码修正系统还工作在它的能力范围之内，就不会出现明显的质量下降。但如果误码超过可以矫正的范围，MPEG解码后的结果就非常糟。因此画面和声音的原始质量实际上由压缩系统的性能决定，而不在于射频发射通道。在数字通道系统中，信号强度并不直接影响图像质量，图像质量由比特误码率决定,一般由信号差造成，从整体上看，信道只有足够好，才能保证在所有可以预见的条件下，不会发生超出误码校正范围的情况。

编码的正交频分复用即COFDM（Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术是无线数字高清晰度视频传输系统为克服在广播发送中多径传播的干扰和移动接收以及频率资源的利用问题而引入的。在COFDM传输系统中，将传输信道分成许多子信道，每个信道对应一个载波，同时将需要传输的信号分割成许多部分，每个部分采用一个载波进行传输。经过这样的分割后，每个信道中传输的信号的速率将会变得很低，于是信道中的每个调制后的符号的时长将远远大于回波的延时长度，如果在每个符号间插入保护间隔，则只要多径延时不超过保护间隔的长度，多径传输就不会带来符号间的相互干扰，只能是在符号内部相互叠加或相互削弱，而这种特性可以表示为信道的传输函数，使用适当的导频信号可以在接收端得到这样的传输函数，从而可以正确恢复符号的原始值。

    在无线数字高清晰度视频传输系统发送图像时，每个子信道的特征会不一样，在不同地点的信道特征也不一样，另外，在移动接收的情况下信道的特性还随时间的变化而变化。可能某些子信道上的回波特别强，并且与直接传播的载波反相，引起信号的严重衰弱，而另外一些子信道上的回波可能与载波的相位相差不大，反而增强了直接传播的载波信号。因此，可能会出现部分子信道上的信噪比会比没有回波时更高的情况。为充分利用这种回波增强信号的作用，必须解决部分信道严重受损的问题。在COFDM传输系统技术中，解决这一问题的重要途径是采用有效的信道上进行编码的方法。

    信道编码的作用是与时间、频率交织一起将各个不同载波上的信号相互联系起来，信道的特性可以实时地合理设置的一些导频信号导出，由此可以知道哪些信道的结果是可信的，哪些信道是严重受损的。对于部分严重受损的信道，由于其他信道和时间段的信号与该信道的信号有交织，可以通过其他信道上解调出的信号来恢复被衰弱的信号。它的作用相当于对所有的信道进行了一个平均，从而克服频率选择性带来的问题。   

    上述的特性一方面使得COFDM传输系统技术比较适合无线数字高清晰度视频传输系统传输实时图像的复杂情况，包括移动接收时信道特性不断变化的情况，另一方面也使得COFDM技术比较容易实现单频网络。

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