cofdm原理及优势分析

 

　　COFDM(coded orthogonal frequency division multiplexing)，即编码正交频分复用的简称，是目前世界最先进和最具发展潜力的调制技术。其基本原理就是将高速数据流通过串并转换，分配到传输速率较低的若干子信道中进行传输。

　　原理

　　编码(C)是指信道编码采用编码率可变的卷积编码方式，以适应不同重要性数据的保护要求;正交频分(OFD)指使用大量的载波(副载波)，它们有相等的频率间隔，都是一个基本震荡频率的整数倍;复用(M)指多路数据源相互交织地分布在上述大量载波上，形成一个频道。

COFDM无线移动图像传输系统

　　优点

　　(1) 在窄带带宽下也能够发出大量的数据：COFDM技术能同时分开至少1000个数字信号，而且在干扰的信号周围可以安全运行的能力将直接威胁到目前市场上已经开始流行的CDMA技术的进一步发展壮大的态势，正是由于具有了这种特殊的信号“穿透能力”使得COFDM技术深受欧洲通信营运商以及手机生产商的喜爱和欢迎，例如加利福尼亚Cisco系统公司、纽约Flarion工学院以及朗讯工学院等开始使用，在加拿大Wi-LAN工学院也开始使用这项技术。

　　(2) COFDM技术能够持续不断地监控传输介质上通信特性的突然变化：由于通信路径传送数据的能力会随时间发生变化，所以COFDM能动态地与之相适应，并且接通和切断相应的载波以保证持续地进行成功的通信;

　　(3) 该技术可以自动地检测到传输介质下哪一个特定的载波存在高的信号衰减或干扰脉冲，然后采取合适的调制措施来使指定频率下的载波进行成功通信;

　　(4) COFDM技术特别适合使用在高层建筑物、居民密集和地理上突出的地方以及将信号散播的地区。高速的数据传播及数字语音广播都希望降低多径效应对信号的影响。

　　(5) 可以有效地对抗信号波形间的干扰，适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输。当信道中因为多径传输而出现频率选择性衰落时，只有落在频带凹陷处的子载波以及其携带的信息受影响，其他的子载波未受损害，因此系统总的误码率性能要好得多。

　　(6) 通过各个子载波的联合编码，具有很强的抗衰落能力。COFDM技术本身已经利用了信道的频率分集，如果衰落不是特别严重，就没有必要再加时域均衡器。通过将各个信道联合编码，则可以使系统性能得到提高。

　　(7) COFDM技术抗窄带干扰性很强，因为这些干扰仅仅影响到很小一部分的子信道。

　　(8) 可以选用基于IFFT/FFT的OFDM实现方法;

　　(9) 信道利用率很高，这一点在频谱资源有限的无线环境中尤为重要;当子载波个数很大时，系统的频谱利用率趋于2Baud/Hz。

　　COFDM技术在无线图像传输方面应用有以下独特的优势：

　　1、 非可视和有阻挡的环境中应用，卓越的“绕射”与“穿透”能力使得适合在城区、城郊、建筑物内实现无线图像实时传输传统的微波设备，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，所以使用中受环境制约较大，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，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。

　　COFDM无线图像设备则彻底改变了这种局面。因其多载波等技术特点，COFDM设备具备“非视距”、“绕射”传输的优势，在城区、山地、建筑物内外等不能可视及有阻挡的环境中，该设备能够以高概率实现图像的稳定传输，不受环境影响或受环境影响小。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，采集端和接收端也可以随意移动，不受方向的限制，系统简单、可靠，应用灵活。

　　2、 适合于高速移动中无线传输实时的图像，可在车辆、船舶、直升机等平台上使用微波(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，严重影响传输接收的效果。工程复杂，可靠性降低，造价极高。

　　但对于COFDM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，非常适合安装到车辆、船舶、直升机等移动平台上。不仅传输具有高可靠性，而且表现出很高的性价比。

　　3、传输带宽高，适合高码流、高画质的音视频传输，图像码流一般可大于4M bps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。一般的数字微波，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，使得解码后的图像分辨率可以达到720×576，但是图像压缩码流只有1M左右，无法满足接收端后期音视频分析、存储、编辑等具体的要求。

　　COFDM技术每个子载波可以选择QPSK、16QAM、64QAM等高速调制，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，码流可以在6M左右，接收后的图像质量接近DVD画质，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。

　　4、在复杂电磁环境中，COFDM具备优异的抗干扰性能对抗频率选择性衰落或窄带干扰及信号波形间的干扰性能优越，通过各个子载波的联合编码，具有很强的抗衰落能力。在单载波系统中(如数字微波,扩频微波等)，单个衰落或干扰能够导致整个通讯链路失败，但是在多载波COFDM系统中，仅仅有很小一部分子载波会受到干扰，并且这些子信道还可以采用纠错码来进行纠错，确保传输的低误码率。