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無線圖像傳輸主要有兩個概念，一是移動中傳輸，即移動通信，二是寬帶傳輸，即寬帶通信，因此，研制能夠在高速移動過程中將頻帶很寬的高清晰視頻進行穩定傳輸的無線圖像傳輸系統，就要解決二個主要問題：一是由多徑傳播引起的回波；二是頻率資源的使用率和漸趨飽和的問題。在過去的無線圖像傳輸，主要是以單向的模擬電視廣播業務為主，一套電視節目采用一個單獨的頻點，單頻網可以提高頻率資源的利用率，但是在不同地點用相同頻率同頻發射播出電視節目時，它們之間會有相互干擾，另外，由于接收或發射的一方處于移動狀態，無論是發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的性能，而無線數字高清晰度視頻實時傳輸系統中的COFDM傳輸技術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。我們重點在探究無線數字高清晰度視頻實時傳輸系統中解決多徑干擾問題的COFDM傳輸技術，并就其中一些特性進行分析。
圖像傳輸依靠的是一種可靠的射頻能量調制方法來傳送離散的數據而不是模擬變量。傳統的模擬圖像傳輸技術是以幾十年前的老技術為基礎的，占用了大量的帶寬，如果發射機之間距離足夠遠的話，則可以使用同一頻道在各自的覆蓋范圍內播出各自的節目,但是如果兩者覆蓋范圍若存在有重疊的區域，該頻道則完全不能使用。在某些電子新聞采集系統中，會利用模擬微波技術進行信號傳送，但這些微波通路會受多徑干擾問題的影響，這種影響有時很嚴重，導致很長的時延，從而使畫面完全失真。解除禁用頻道和使用較窄的帶寬來發射，是廣播業發展的必然趨勢。地面DVB標準就是依賴一系列的基礎技術，利用MPEG-2壓縮編碼方式降低比特率來進行視頻編碼，并可根據實際用途來選擇4：2：0或4：2：2兩種不同的圖像編碼方式進行傳輸，使兩者有機的結合在一起。模擬發射機和數字發射機器工作原理之間的主要差別是，前者的發射機輸出是由連續變化的模擬信號調制過的載波，而后者是通過一系列分立狀態之間的切換來傳遞信息的，這一過程稱為信道編碼，數字等效于調制。地面發射可以有比衛星之類的發射更大的功率，所以能將更強的信號發送到接收機。這就有可能采用多電平信號，這種信號的功率以一系列階梯波發射出去，不存在一個階梯信號被誤認為另一階梯而造成的雜波。結果是減少了所用的帶寬。
COFDM這種調制技術，有助進一步節省帶寬。接收機接收到信號后在把數字信號變成模擬信號之前對誤碼及殘留受損數據進行處理，只要誤碼修正系統還工作在它的能力范圍之內，就不會出現明顯的質量下降。但如果誤碼超過可以矯正的范圍，MPEG解碼后的結果就非常糟。因此畫面和聲音的原始質量實際上由壓縮系統的性能決定，而不在于射頻發射通道。在數字通道系統中，信號強度并不直接影響圖像質量，圖像質量由比特誤碼率決定,一般由信號差造成，從整體上看，信道只有足夠好，才能保證在所有可以預見的條件下，不會發生超出誤碼校正范圍的情況。
編碼的正交頻分復用即COFDM（Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技術是無線數字高清晰度視頻傳輸系統為克服在廣播發送中多徑傳播的干擾和移動接收以及頻率資源的利用問題而引入的。在 COFDM傳輸系統中，將傳輸信道分成許多子信道，每個信道對應一個載波，同時將需要傳輸的信號分割成許多部分，每個部分采用一個載波進行傳輸。經過這樣的分割后，每個信道中傳輸的信號的速率將會變得很低，于是信道中的每個調制后的符號的時長將遠遠大于回波的延時長度，如果在每個符號間插入保護間隔，則只要多徑延時不超過保護間隔的長度，多徑傳輸就不會帶來符號間的相互干擾，只能是在符號內部相互疊加或相互削弱，而這種特性可以表示為信道的傳輸函數，使用適當的導頻信號可以在接收端得到這樣的傳輸函數，從而可以正確恢復符號的原始值。
在無線數字高清晰度視頻傳輸系統發送圖像時，每個子信道的特征會不一樣，在不同地點的信道特征也不一樣，另外，在移動接收的情況下信道的特性還隨時間的變化而變化。可能某些子信道上的回波特別強，并且與直接傳播的載波反相，引起信號的嚴重衰弱，而另外一些子信道上的回波可能與載波的相位相差不大，反而增強了直接傳播的載波信號。因此，可能會出現部分子信道上的信噪比會比沒有回波時更高的情況。為充分利用這種回波增強信號的作用，必須解決部分信道嚴重受損的問題。在COFDM傳輸系統技術中，解決這一問題的重要途徑是采用有效的信道上進行編碼的方法。
信道編碼的作用是與時間、頻率交織一起將各個不同載波上的信號相互聯系起來，信道的特性可以實時地合理設置的一些導頻信號導出，由此可以知道哪些信道的結果是可信的，哪些信道是嚴重受損的。對于部分嚴重受損的信道，由于其他信道和時間段的信號與該信道的信號有交織，可以通過其他信道上解調出的信號來恢復被衰弱的信號。它的作用相當于對所有的信道進行了一個平均，從而克服頻率選擇性帶來的問題。
上述的特性一方面使得COFDM傳輸系統技術比較適合無線數字高清晰度視頻傳輸系統傳輸實時圖像的復雜情況，包括移動接收時信道特性不斷變化的情況，另一方面也使得COFDM技術比較容易實現單頻網絡。 |
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發表于 2010-6-10 18:45:23
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發表于 2010-6-10 20:51:22
