COFDM技術(shù)在人防應(yīng)急通信中的應(yīng)用

趙亮

【摘要】 本文介紹了COFDM調(diào)制技術(shù)的基本原理，分析了人防應(yīng)急通信保障的任務(wù)，對(duì)基于COFDM技術(shù)的無線圖像傳輸系統(tǒng)在人防應(yīng)急通信中的運(yùn)用情況加以介紹?；贑OFDM技術(shù)的無線圖像傳輸系統(tǒng)具有良好的通信效果，可為人防參與應(yīng)急救援提供有力保障。

【關(guān)鍵詞】 COFDM 人民防空 通信

一、COFDM技術(shù)概述

COFDM（coded orthogonal frequency division multiplexing），即編碼正交頻分復(fù)用調(diào)制。其中編碼（coded）是指信道編碼采用編碼率可變的卷積編碼方式；正交頻分（orthogonal frequency division）是將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸；復(fù)用（M）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(gè)頻道。

COFDM是一種載波數(shù)字通信調(diào)制技術(shù)，被認(rèn)為是未來移動(dòng)通信系統(tǒng)中的重要技術(shù)。COFDM特點(diǎn)是各子載波相互正交，使擴(kuò)頻調(diào)制后的頻譜可以相互重疊，從而減小了子載波間的相互干擾。每個(gè)子載波可使用不同的調(diào)制方法，各個(gè)載波能夠根據(jù)信道狀況選擇調(diào)制方式，達(dá)到頻譜利用率和誤碼率之間的最佳平衡；COFDM使用自適應(yīng)調(diào)制方式，根據(jù)信道條件的好壞來選擇不同的調(diào)制種類。其本質(zhì)是一種充分利用無線電頻譜資源的技術(shù)，基本原理是將高速數(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。功率控制和自適應(yīng)調(diào)制相協(xié)調(diào)，信道質(zhì)量好的時(shí)候，發(fā)射功率不變，可增強(qiáng)調(diào)制方式（如64QAM），或者在低調(diào)制方式（如QPSK）時(shí)降低發(fā)射功率。其在雜波干擾下依然具有傳送信號(hào)能力，常被利用在容易受外界干擾或者抗干擾能力較差的傳輸介質(zhì)中。

二、人防應(yīng)急通信的特點(diǎn)

近年來，相繼發(fā)生特大冰雪災(zāi)害、汶川地震、舟曲泥石流，各類災(zāi)害頻繁發(fā)生，人民生命財(cái)產(chǎn)安全受到嚴(yán)重威脅，突發(fā)自然災(zāi)害往往造成交通中斷、電力線路破壞，開展應(yīng)急救援致使通信需求急劇增大，通信線路也可能在應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的關(guān)鍵時(shí)刻因遭受破壞而失效。常規(guī)通信容量無法滿足急劇增加的通信需求，通信設(shè)備超負(fù)荷使用而失靈。從而導(dǎo)致通信指揮失靈、應(yīng)急行動(dòng)陷入被動(dòng)。

人防部門戰(zhàn)時(shí)防空，平時(shí)防災(zāi)應(yīng)急的“兩防一體化”職能，使得人防部門在防災(zāi)應(yīng)急、處置突發(fā)事件方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，人防參與防災(zāi)處突應(yīng)急行動(dòng)，通信保障是其重要內(nèi)容之一，應(yīng)建立健全多手段保障、多業(yè)務(wù)互補(bǔ)、多網(wǎng)絡(luò)支持的應(yīng)急通信保障體系。

突發(fā)事件，發(fā)生地域不固定，情況難以預(yù)測，機(jī)動(dòng)條件特殊，能否及時(shí)獲取重大災(zāi)害和惡性事故等的第一手信息，是取得應(yīng)急事件處理主動(dòng)權(quán)的關(guān)鍵。光纜等固定通信設(shè)施往往在自然災(zāi)害中被破壞造成固定線路中斷，難以有效發(fā)揮作用。不同通信網(wǎng)絡(luò)在突發(fā)事件中損毀程度不同。應(yīng)綜合運(yùn)用短波、超短波無線電臺(tái)通信、衛(wèi)星通信、微波通信等高科技通信手段，保證至少有一路通信暢通，保障應(yīng)急指揮，為指揮員綜合研判、指揮救援行動(dòng)提供通信保障。

三、基于COFDM技術(shù)的無線圖像傳輸系統(tǒng)在應(yīng)急通信中的運(yùn)用

突發(fā)事件不確定性、高復(fù)雜性、非常規(guī)性和敏感性等特點(diǎn)，涉及各個(gè)領(lǐng)域和部門，僅靠單一部門自身的通信保障能力很難滿足需求，必須建立完善各部門一體的協(xié)同通信保障機(jī)制。地震、海嘯、泥石流、冰雪等災(zāi)害的破壞性，決定了應(yīng)急救援工作必須第一時(shí)間展開?！皶r(shí)間就是生命”，早一分鐘，也許就能挽救很多人的性命，搶救許多公私財(cái)產(chǎn)和物資，因而應(yīng)急救援具有迫切性。獲得、傳輸現(xiàn)場第一手的信息，及時(shí)、準(zhǔn)確為應(yīng)急救援行動(dòng)決策提供現(xiàn)場圖像、聲音信息，成為人防通信保障的重要任務(wù)之一。

近年來，人防部門針對(duì)應(yīng)急救援、處置突發(fā)事件特點(diǎn)，裝備了機(jī)動(dòng)指揮系統(tǒng)。該系統(tǒng)由機(jī)動(dòng)指揮車、信息采集車、單兵等組成。在人防部門接到處置突發(fā)事件、災(zāi)害應(yīng)急通信任務(wù)時(shí)，立即派出機(jī)動(dòng)指揮車、信息采集車、單兵開赴現(xiàn)場，由信息采集車采集現(xiàn)場圖像、聲音，實(shí)施傳送到機(jī)動(dòng)指揮車，由機(jī)動(dòng)指揮車載衛(wèi)星通信系統(tǒng)或公網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)至人防應(yīng)急指揮所，再經(jīng)人防應(yīng)急指揮所分發(fā)至各應(yīng)急救援部門；對(duì)于現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，信息采集車無法開赴的地域，由單兵攜帶便攜式攝像機(jī)及無線圖像傳輸設(shè)備深入現(xiàn)場，實(shí)時(shí)傳送現(xiàn)場音、視頻信息；信息采集車可作為中繼轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)以延長無線傳輸距離。該應(yīng)急通信系統(tǒng)的技術(shù)核心，就是基于COFDM調(diào)制的無線圖像傳輸技術(shù)。

COFDM調(diào)制技術(shù)解決了“非視距”、“動(dòng)中通”等無線寬帶傳輸系統(tǒng)中的難題，應(yīng)用于無線圖像傳輸系統(tǒng)時(shí)時(shí)延小，便于指揮員及時(shí)掌握現(xiàn)場情況，實(shí)現(xiàn)高效指揮。它的實(shí)用價(jià)值就在于支持視距傳播限制，信號(hào)覆蓋能力強(qiáng)，抗噪聲和干擾能力強(qiáng)，具有很好的繞射和穿透遮擋物能力。

基于COFDM的無線視頻傳輸系統(tǒng)適合在城區(qū)、建筑物內(nèi)等非通視環(huán)境中使用，能以高概率實(shí)現(xiàn)圖像穩(wěn)定傳輸，受環(huán)境干擾小；適合在移動(dòng)中傳輸數(shù)據(jù)，可應(yīng)用于人防機(jī)動(dòng)指揮車輛在移動(dòng)中傳遞信息，未來可應(yīng)用于人防應(yīng)急通信保障用直升機(jī)或無人機(jī)；適合傳輸高畫質(zhì)信息，速率一般大于4Mb/S，滿足應(yīng)急救援需要；頻譜利用率高，便于充分利用有限的頻譜資源。隨著高性能芯片技術(shù)及無線信道自適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展COFDM的應(yīng)用范圍將被引入數(shù)據(jù)傳輸，無線通信，多路音視頻傳輸?shù)榷鄠€(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用范圍將更加廣泛。