主頁（http://www.130131.com）：適用于平安城市的COFDM無線視頻傳輸技術(shù)

COFDM無線視頻傳輸技術(shù)具有頻譜利用率高和可對抗多徑時延擴展等特點，是早期用于軍事無線電傳輸?shù)囊环N多載波數(shù)字通信調(diào)制技術(shù)，也是較為完備的移動接收和傳輸技術(shù)。目前，被認(rèn)為是超3代移動通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)，最適宜于平安城市建設(shè)之用。本文介紹COFDM無線視頻傳輸技術(shù)的工作原理、系統(tǒng)組成、特點，以及它在視頻監(jiān)控中的應(yīng)用。
文/雷玉堂

引言
目前，市場上無線視頻傳輸技術(shù)大多采用的是GPRS和CDMA技術(shù)。但是GPRS傳輸?shù)膸�寬不足，傳輸視頻每秒只有幾幀，且出現(xiàn)應(yīng)急事件時，容易出現(xiàn)斷點和無線接收的死角。CDMA傳輸同樣存在這樣的缺陷，其下行帶寬是153K，上行帶寬是70K?80K，因而傳輸流暢的視頻基本上不可能實現(xiàn)。由于圖像只有幾幀，以抓圖的形式來傳輸，并且為小畫面尺寸。顯然，這種技術(shù)的應(yīng)用，不能夠滿足平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實際應(yīng)用需求。

對于微波（數(shù)字微波、擴頻微波）、無線LAN（802.11(b)、802.11(g)、802.11(a)）等技術(shù)的其他較高帶寬的無線傳輸方案，其實現(xiàn)視頻壓縮編碼以MPEG-2/4、H.264等為主。其中高質(zhì)量圖像（分辨率720×576）一般以MPEG-2編解碼居多，個別采用小波編解碼。但它們大多都存在共同的缺點，即只能做到通視傳輸、定向傳輸，并且難以支持移動傳輸，從而限制了它在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用。而COFDM無線視頻傳輸技術(shù)則能克服此缺點，它的實用價值主要是它突破了視距限制，對噪聲和干擾有著很好的免疫力，并能繞射和穿透遮擋物。COFDM技術(shù)能同時分開多個數(shù)字信號，并且可以在干擾的信號周圍安全運行。它能夠持續(xù)不斷地監(jiān)控傳輸介質(zhì)上通訊特性的突然變化，其通訊路徑傳送數(shù)據(jù)的能力會隨時間發(fā)生變化，且COFDM能動態(tài)地與之相適應(yīng)，并接通和切斷相應(yīng)的載波，以保證持續(xù)地進(jìn)行成功地通訊。因此，COFDM技術(shù)特別適合使用在城市高層建筑物、居民密集和地理上突出的地方，以及將信號撒播的地區(qū)與高速的數(shù)據(jù)傳播的地方�？蓾M足如消防、公安、邊防、森林防火、煤礦監(jiān)控、人防應(yīng)急、城管執(zhí)法、銀行押運等場所用戶的需求。

由于無線視頻傳輸技術(shù)機動靈活，能彌補有線網(wǎng)絡(luò)的不足，因而適用于平安城市安防建設(shè)的需要。實際上，無線視頻實時傳輸主要有兩個概念：一是移動中傳輸；二是寬帶傳輸。因此，研制能夠在高速移動過程中將頻帶很寬的高清晰度視頻進(jìn)行穩(wěn)定傳輸?shù)臒o線視頻傳輸系統(tǒng)，需要解決二個主要問題：一是由多徑傳播引起的回波干擾；二是頻率資源的使用率和漸趨飽和的問題。過去的無線視頻圖像傳輸，主要是以單向的模擬電視廣播業(yè)務(wù)為主，一套電視節(jié)目采用一個單獨的頻點，但在不同地點用相同頻率同頻發(fā)射播出電視節(jié)目時，它們之間會有相互干擾。此外，由于接收或發(fā)射的一方處于移動狀態(tài)，無論是發(fā)射或接收都會遇到強烈的多徑干擾即回波干擾。因此，對回波干擾的處理方式可能從根本上影響一個無線高清晰度視頻實時傳輸系統(tǒng)的性能。而COFDM無線視頻傳輸技術(shù)正是可以有效地利用回波而不是消極地排除回波引起的問題，可實現(xiàn)固定-移動，移動-移動間的無線視頻傳輸。因此，在城市環(huán)境里，COFDM無線視頻傳輸技術(shù)特別適合解決當(dāng)今摩天大廈林立的現(xiàn)代都市環(huán)境，尤其適合平安城市建設(shè)的應(yīng)用。下面介紹COFDM無線視頻傳輸技術(shù)的工作原理、系統(tǒng)組成、特點，以及它在視頻監(jiān)控中的應(yīng)用。

系統(tǒng)的組成及其工作原理
COFDM（coded orthogonal frequency division multiplexing），即編碼正交頻分復(fù)用的簡稱，是目前世界上最先進(jìn)和最具有發(fā)展?jié)摿Φ恼{(diào)制技術(shù)。它的實用價值就在于支持突破視距限制的應(yīng)用，是一種在無線電頻譜資源方面充分利用的技術(shù),對噪聲和干擾有著很好的免疫力。其中，字母C指編碼，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；字母OFD指正交頻分，系指使用大量的載波（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；字母M指復(fù)用，系指多路數(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。實際上，COFDM是ETSI歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會關(guān)于DVB-T數(shù)字視頻地面廣播及DAB數(shù)字音頻廣播的標(biāo)準(zhǔn)，早期是用于軍事無線電傳輸安全性之目的。近年來，基于COFDM技術(shù)的廉價數(shù)字信號處理芯片已成為眾多公司發(fā)展產(chǎn)品之首選，因而可用于民用。

編碼正交頻分復(fù)用調(diào)制方式是一種多載波數(shù)字通信調(diào)制技術(shù)，也是較為完備的移動接收和傳輸技術(shù)，它可大大降低每個子載波內(nèi)的符號間干擾，并節(jié)省用于均衡的系統(tǒng)開銷。因此，它具有頻譜利用率高和可對抗多徑時延擴展等特點，通常被認(rèn)為是超3代移動通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)。

COFDM無線視頻傳輸技術(shù)的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，即將頻域中的一個寬帶信道劃分成多個重疊的子信道進(jìn)行窄帶傳輸。在接收端，雖然頻譜相互重疊，但是只要保證各子信道上信號的正交性，就可以將各信道上的信號正確分離。

COFDM無線視頻傳輸系統(tǒng)的組成及其基本工作原理如圖1所示。

由圖1可見，視頻、音頻、數(shù)據(jù)，通過R-S編碼器編碼(224、208)后，數(shù)據(jù)率上升，即進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換(S/P)，即將頻域中的一個寬帶信道劃分成多個重疊的子信道，再經(jīng)160AM調(diào)制器進(jìn)行AM調(diào)制后，藉助于逆快速付里葉變換IFFT處理器，把信號調(diào)制到512個并行頻率信道上，然后雙邊帶調(diào)制到載波后再通過發(fā)射機發(fā)射出去。

用512個并行信道傳輸?shù)哪康�，是為了克服地面的多徑傳輸所造成的碼問干擾。應(yīng)該看到，當(dāng)8MHz頻帶正交劃分成512信道時，每一信道可容納的波形脈沖寬度僅此為τ=512／8=64μS，而地面廣播經(jīng)多徑傳入的信號強度較大，通常在通過近區(qū)反射而來，所以時延較小，一般在3－3.5μs以下，因而可以采用加保護(hù)時間的方法來吸收掉符號間的干擾。

由圖1知，當(dāng)接收機收到信號后，它不用帶通濾波器來分隔子載波，而是通過快速付里葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形。此外，各并行信道每隔一定波形間隔分別傳送基準(zhǔn)信號，接收端根據(jù)基準(zhǔn)信號，在FFT處理器處理之前先算出頻響特性均衡數(shù)據(jù)，采用以上二項措施可大大降低多徑干擾帶來的影響。經(jīng)處理后的信號，再將160AM解調(diào)，經(jīng)并/串轉(zhuǎn)換(P/S)后即進(jìn)行R-S解碼，就可還原成視頻、音頻、數(shù)據(jù)信號輸出。
(中國集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陳曉亮)