COFDM在電視直播中的應(yīng)用

文 趙 文

電視直播中采用COFDM調(diào)制技術(shù)同時(shí)利用MPEG2的數(shù)字壓縮編、解碼方式，解決了電視直播傳輸中很多困難，COFDM無線圖像設(shè)備具備“非視距、可繞射、抗干擾、能移動(dòng)、多載波、距離遠(yuǎn)”等傳輸?shù)膬?yōu)勢，在城區(qū)、山地、建筑物內(nèi)外等不能可視及有阻擋的環(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。

電視現(xiàn)場直播就是通過攝像機(jī)、音頻設(shè)備采集活動(dòng)現(xiàn)場的畫面和聲音進(jìn)行一定的技術(shù)處理后，通過傳送設(shè)備送回電視臺(tái)進(jìn)入播出總控系統(tǒng)，再按照節(jié)目的預(yù)定編排播出?，F(xiàn)場直播信號(hào)可以通過衛(wèi)星、光纖、微波等通信手段進(jìn)行傳輸，但是有的直播由于現(xiàn)場環(huán)境的限制，對(duì)于現(xiàn)場的一些實(shí)時(shí)細(xì)節(jié)固定攝像機(jī)位可能因?yàn)榫嚯x、視線、線纜長度問題等并不能很好地給觀眾展現(xiàn)，而模擬微波技術(shù)也無法克服多經(jīng)反射及遮擋，并且只能進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸。譬如一些特殊場合如攀樓比賽、馬拉松比賽、奧運(yùn)火炬?zhèn)鬏數(shù)?，要進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送其傳輸技術(shù)系統(tǒng)不易實(shí)施完成。而COFDM技術(shù)的技術(shù)特性正好解決了上述特殊環(huán)境賽事直播傳輸?shù)膯栴}，通過COFDM技術(shù)，在轉(zhuǎn)播車、衛(wèi)星直播車、以及需要中繼的地點(diǎn)配備COFDM接收機(jī)接收解碼獲得前方實(shí)時(shí)信號(hào)，使得傳輸方案變得簡單經(jīng)濟(jì)可行。

COFDM原理：

OFDM是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)。無線信道的頻率響應(yīng)曲線大多是非平坦的，而OFDM技術(shù)的主要思想就是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道，在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，并且各子載波并行傳輸。由于在OFDM系統(tǒng)中各個(gè)子信道的載波相互正交，它們的頻譜是相互重疊的，這樣不但減小了子載波間的相互干擾，同時(shí)又提高了頻譜利用率。COFDM是OFDM與信道編碼的結(jié)合，而OFDM是一種多載波調(diào)制方式，其基本思想是把高速率的信息流通過串/并變換，轉(zhuǎn)換成低速率的N路并行數(shù)據(jù)流，然后用N個(gè)相互正交的載波進(jìn)行調(diào)制，將N路調(diào)制后的信號(hào)相加即得發(fā)送信號(hào)。OFDM良好地解決了多徑環(huán)境中的信道選擇性衰落，但對(duì)信道平坦性衰落（即各載波的幅度服從瑞利分布的衰落），尚未得到較好的克服。用信道編碼來解決這一問題的OFDM稱為COFDM。COFDM（CodedOFDM）使信息基于在頻域和時(shí)域擴(kuò)展，通過編碼使傳輸時(shí)各單元碼信號(hào)受到的衰落可統(tǒng)計(jì)獨(dú)立，從而消除平坦性衰落及多普勒頻移的影響。為了抵消多徑衰落、同頻干擾以及各種噪聲，COFDM采用下列措施：

1.利用在每個(gè)信號(hào)周期前插入一個(gè)保護(hù)間隔Δ來對(duì)付多徑衰落。只要多徑時(shí)延的大小在保護(hù)間隔內(nèi)，它對(duì)系統(tǒng)的性能就沒有太大影響。在實(shí)際中，用發(fā)射已知測試信號(hào)的方法來預(yù)測信道特性，得到各載波上的均衡因子，用均衡因子進(jìn)行均衡，消除多徑干擾。

2.采用頻譜開槽的辦法來消除同頻干擾。即通過頻譜成形，將信號(hào)點(diǎn)在有效載波頻帶上進(jìn)行排列，預(yù)留出頻譜保護(hù)帶即在頻譜中開槽，開槽的位置分別對(duì)應(yīng)于普通電視的亮度載波、色度載波和伴音載波，同時(shí)頻帶邊緣還需留有一定的邊緣保護(hù)，防止頻譜泄露，對(duì)鄰頻帶造成干擾。

3.采用RS+TCM級(jí)聯(lián)碼并輔以交織來對(duì)付各種噪聲干擾，降低誤碼率。利用RS編碼對(duì)數(shù)據(jù)加以前向糾錯(cuò)保護(hù)；利用時(shí)域交織/解交織器將TCM解碼后的突發(fā)誤碼分散到不同的RS碼字中，使其不超過RS碼的糾錯(cuò)能力；TCM編碼將編碼與調(diào)制結(jié)合起來，一般采用2/3卷積碼對(duì)MQAM的星座點(diǎn)進(jìn)行編碼；頻域交織的作用是使相鄰網(wǎng)格編碼的信號(hào)點(diǎn)在時(shí)間上分散開，以便使突發(fā)干擾點(diǎn)的噪聲相對(duì)均勻地分散在不同網(wǎng)格編碼點(diǎn)，而非集中在連續(xù)的幾個(gè)信號(hào)點(diǎn)上而導(dǎo)致超出TCM的解碼能力，因而提高了TCM對(duì)同頻干擾的抵抗能力。

技術(shù)優(yōu)勢：

電視直播中采用COFDM調(diào)制技術(shù)，這一技術(shù)能夠很好地處理多徑信號(hào)移動(dòng)接收，巧妙地利用了多路徑反射信號(hào)來增強(qiáng)接收信號(hào)的強(qiáng)度和質(zhì)量；呈現(xiàn)出“非視距、可繞射、抗干擾、能移動(dòng)、多載波、距離遠(yuǎn)”等特點(diǎn)，同時(shí)利用MPEG2的數(shù)字壓縮編、解碼方式，解決了電視直播傳輸中很多困難，能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)圖像的實(shí)時(shí)廣播級(jí)質(zhì)量的傳輸，在電視直播的傳輸中可發(fā)揮出獨(dú)有的優(yōu)勢。

首先，與傳統(tǒng)的模擬微波和衛(wèi)星傳輸相比，利用電視數(shù)字移動(dòng)直播微波車具有抗多徑干擾、抗多普勒頻移等優(yōu)點(diǎn)，支持非視距的信號(hào)傳輸，支持高速移動(dòng)傳輸和接收，在車輛移動(dòng)過程中，在接收機(jī)接收門限范圍內(nèi)，收發(fā)天線無需做任何調(diào)整都能保持信號(hào)的穩(wěn)定不間斷的接收。其次，COFDM技術(shù)更加適用于地理?xiàng)l件限制衛(wèi)星直播車無法到達(dá)的地方進(jìn)行信號(hào)傳輸。而模擬微波的架設(shè)時(shí)間較長，而且還需－視距傳輸。再次，運(yùn)行成本低。與衛(wèi)星車相比，COFDM直播微波車運(yùn)行的成本較低，由于租用衛(wèi)星需要一定的費(fèi)用，這樣會(huì)增加節(jié)目制作成本，而電視數(shù)字移動(dòng)直播微波車相對(duì)來說就更經(jīng)濟(jì)。

在電視直播中的應(yīng)用：

一是運(yùn)動(dòng)畫面的現(xiàn)場直播。

在一些運(yùn)動(dòng)畫面的現(xiàn)場直播中，數(shù)字移動(dòng)直播微波車有衛(wèi)星車、光纖、固定微波無法比擬的傳輸優(yōu)勢。在2008年奧運(yùn)火炬?zhèn)鬟f中就得到很好的應(yīng)用，因?yàn)橹貞c山城地理特點(diǎn)，火炬?zhèn)鬟f的線路中有高樓、山脊等對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?，因此?jīng)過多次測試找到了各個(gè)最佳中繼傳輸點(diǎn)，通過多個(gè)中繼的接力傳輸很好的完成了整個(gè)火炬?zhèn)鬟f活動(dòng)直播信號(hào)傳輸，其COFDM技術(shù)的特點(diǎn)得到很好體現(xiàn)，COFDM系統(tǒng)采用全向天線，多個(gè)中繼設(shè)置接收機(jī)在最短的時(shí)間內(nèi)完成了無線傳輸鏈路，相鄰中繼點(diǎn)有較大的覆蓋重合直播不會(huì)斷線，通過多個(gè)中繼的接力傳輸克服了重慶山城地理特點(diǎn)的不利因素，很好的完成了直播傳輸任務(wù)。

二是在大型直播活動(dòng)中的應(yīng)用。對(duì)于一些大型的活動(dòng)，有時(shí)需要傳送不同場地信號(hào)，在這種情況下，就需要同時(shí)動(dòng)用多臺(tái)轉(zhuǎn)播車和多套信號(hào)直播傳輸設(shè)備，此時(shí)一臺(tái)電視數(shù)字移動(dòng)直播微波車可起到替代一部轉(zhuǎn)播車和一套信號(hào)傳輸設(shè)備的作用。還可以與其它轉(zhuǎn)播車配套使用，將轉(zhuǎn)播車輸出的信號(hào)傳送到總控機(jī)房。

COFDM技術(shù)解決了運(yùn)動(dòng)傳輸?shù)膯栴}，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的多普勒頻率變化大部分被消除了，使得在高速移動(dòng)情況下、在非視距條件下的高質(zhì)量視頻傳輸變成可能。COFDM抗多徑技術(shù)擁有傳輸?shù)目煽?，系統(tǒng)簡單輕巧，容易操作等特性，在電視直播中應(yīng)用得越來越廣泛、靈活。