COFDM在電視直播中的應用

文 趙 文

電視直播中采用COFDM調制技術同時利用MPEG2的數字壓縮編、解碼方式，解決了電視直播傳輸中很多困難，COFDM無線圖像設備具備“非視距、可繞射、抗干擾、能移動、多載波、距離遠”等傳輸的優(yōu)勢，在城區(qū)、山地、建筑物內外等不能可視及有阻擋的環(huán)境中，該設備能夠以高概率實現圖像的穩(wěn)定傳輸。

電視現場直播就是通過攝像機、音頻設備采集活動現場的畫面和聲音進行一定的技術處理后，通過傳送設備送回電視臺進入播出總控系統(tǒng)，再按照節(jié)目的預定編排播出。現場直播信號可以通過衛(wèi)星、光纖、微波等通信手段進行傳輸，但是有的直播由于現場環(huán)境的限制，對于現場的一些實時細節(jié)固定攝像機位可能因為距離、視線、線纜長度問題等并不能很好地給觀眾展現，而模擬微波技術也無法克服多經反射及遮擋，并且只能進行點對點的傳輸。譬如一些特殊場合如攀樓比賽、馬拉松比賽、奧運火炬?zhèn)鬏數龋M行實時傳送其傳輸技術系統(tǒng)不易實施完成。而COFDM技術的技術特性正好解決了上述特殊環(huán)境賽事直播傳輸的問題，通過COFDM技術，在轉播車、衛(wèi)星直播車、以及需要中繼的地點配備COFDM接收機接收解碼獲得前方實時信號，使得傳輸方案變得簡單經濟可行。

COFDM原理：

OFDM是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術。無線信道的頻率響應曲線大多是非平坦的，而OFDM技術的主要思想就是在頻域內將給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進行調制，并且各子載波并行傳輸。由于在OFDM系統(tǒng)中各個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，同時又提高了頻譜利用率。COFDM是OFDM與信道編碼的結合，而OFDM是一種多載波調制方式，其基本思想是把高速率的信息流通過串/并變換，轉換成低速率的N路并行數據流，然后用N個相互正交的載波進行調制，將N路調制后的信號相加即得發(fā)送信號。OFDM良好地解決了多徑環(huán)境中的信道選擇性衰落，但對信道平坦性衰落（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域擴展，通過編碼使傳輸時各單元碼信號受到的衰落可統(tǒng)計獨立，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.利用在每個信號周期前插入一個保護間隔Δ來對付多徑衰落。只要多徑時延的大小在保護間隔內，它對系統(tǒng)的性能就沒有太大影響。在實際中，用發(fā)射已知測試信號的方法來預測信道特性，得到各載波上的均衡因子，用均衡因子進行均衡，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，將信號點在有效載波頻帶上進行排列，預留出頻譜保護帶即在頻譜中開槽，開槽的位置分別對應于普通電視的亮度載波、色度載波和伴音載波，同時頻帶邊緣還需留有一定的邊緣保護，防止頻譜泄露，對鄰頻帶造成干擾。

3.采用RS+TCM級聯(lián)碼并輔以交織來對付各種噪聲干擾，降低誤碼率。利用RS編碼對數據加以前向糾錯保護；利用時域交織/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碼的糾錯能力；TCM編碼將編碼與調制結合起來，一般采用2/3卷積碼對MQAM的星座點進行編碼；頻域交織的作用是使相鄰網格編碼的信號點在時間上分散開，以便使突發(fā)干擾點的噪聲相對均勻地分散在不同網格編碼點，而非集中在連續(xù)的幾個信號點上而導致超出TCM的解碼能力，因而提高了TCM對同頻干擾的抵抗能力。

技術優(yōu)勢：

電視直播中采用COFDM調制技術，這一技術能夠很好地處理多徑信號移動接收，巧妙地利用了多路徑反射信號來增強接收信號的強度和質量；呈現出“非視距、可繞射、抗干擾、能移動、多載波、距離遠”等特點，同時利用MPEG2的數字壓縮編、解碼方式，解決了電視直播傳輸中很多困難，能夠實現移動圖像的實時廣播級質量的傳輸，在電視直播的傳輸中可發(fā)揮出獨有的優(yōu)勢。

首先，與傳統(tǒng)的模擬微波和衛(wèi)星傳輸相比，利用電視數字移動直播微波車具有抗多徑干擾、抗多普勒頻移等優(yōu)點，支持非視距的信號傳輸，支持高速移動傳輸和接收，在車輛移動過程中，在接收機接收門限范圍內，收發(fā)天線無需做任何調整都能保持信號的穩(wěn)定不間斷的接收。其次，COFDM技術更加適用于地理條件限制衛(wèi)星直播車無法到達的地方進行信號傳輸。而模擬微波的架設時間較長，而且還需－視距傳輸。再次，運行成本低。與衛(wèi)星車相比，COFDM直播微波車運行的成本較低，由于租用衛(wèi)星需要一定的費用，這樣會增加節(jié)目制作成本，而電視數字移動直播微波車相對來說就更經濟。

在電視直播中的應用：

一是運動畫面的現場直播。

在一些運動畫面的現場直播中，數字移動直播微波車有衛(wèi)星車、光纖、固定微波無法比擬的傳輸優(yōu)勢。在2008年奧運火炬?zhèn)鬟f中就得到很好的應用，因為重慶山城地理特點，火炬?zhèn)鬟f的線路中有高樓、山脊等對信號傳輸的影響，因此經過多次測試找到了各個最佳中繼傳輸點，通過多個中繼的接力傳輸很好的完成了整個火炬?zhèn)鬟f活動直播信號傳輸，其COFDM技術的特點得到很好體現，COFDM系統(tǒng)采用全向天線，多個中繼設置接收機在最短的時間內完成了無線傳輸鏈路，相鄰中繼點有較大的覆蓋重合直播不會斷線，通過多個中繼的接力傳輸克服了重慶山城地理特點的不利因素，很好的完成了直播傳輸任務。

二是在大型直播活動中的應用。對于一些大型的活動，有時需要傳送不同場地信號，在這種情況下，就需要同時動用多臺轉播車和多套信號直播傳輸設備，此時一臺電視數字移動直播微波車可起到替代一部轉播車和一套信號傳輸設備的作用。還可以與其它轉播車配套使用，將轉播車輸出的信號傳送到總控機房。

COFDM技術解決了運動傳輸的問題，運動產生的多普勒頻率變化大部分被消除了，使得在高速移動情況下、在非視距條件下的高質量視頻傳輸變成可能。COFDM抗多徑技術擁有傳輸的可靠，系統(tǒng)簡單輕巧，容易操作等特性，在電視直播中應用得越來越廣泛、靈活。