COFDM技术介绍及其在数字图像传输中的应用

摘 要：本文叙述了编码正交频分复用技术（COFDM）的基本原理，它一种多载波数字通信调制技术，具有频谱利用率高和可对抗多径时延扩展等特点，在无线数字图像传输方面应用有独特的优势。

关键词：COFDM，数字图像，正交频分复用，编码正交频分复用

1 前言

COFDM（coded orthogonal frequency division multiplexing），即编码正交频分复用，其基本原理就是将高速数据流通过串并转换，分配到传输速率较低的若干子信道中进行传输。它在无线图像传输方面应用有独特的优势。

2 COFDM技术的原理

2.1 FDM技术

FDM（Frequency Division Multiplexing），即频分多路复用，就是将具有一定带宽的信道分割为若干个有较小频带的子信道，每个子信道供一个用户使用。这样在信道中就可同时传输多个不同频率的信号。频分复用的主要优点是复用路数多、分路方便，因此是目前模拟通信中最主要的一种复用方式，特别是在有线和微波通信系统中获得广泛应用，缺点是设备庞大、复杂。

2.2 OFDM技术

OFDM （Orthogonal Frequency Division Multiplexing），即正交频分复用。 OFDM可以看成是一种特殊的频分复用（FDM）形式。它基本思想是：将信道分成若干个正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个信道上进行传输。各信道间保持正交，频谱相互重叠，使频谱利用率相对于单载波串行系统提高近一倍。 虽然OFDM具有良好的性能，但是在具体应用中，OFDM技术仍然存在一些固有的问题，影响其深入发展。

2.3 COFDM

COFDM（coded orthogonal frequency division multiplexing），即编码正交频分复用，是目前世界最先进和最具发展潜力的调制技术。为了提高系统性能，OFDM系统往往还和信道编码结合起来使用，这样的系统就是COFDM。编码（C）是指信道编码采用编码率可变的卷积编码方式，以适应不同重要性数据的保护要求；正交频分（OFD）指使用大量的载波（副载波），它们有相等的频率间隔，都是一个基本震荡频率的整数倍；复用（M）指多路数据源相互交织地分布在上述大量载波上，形成一个频道。COFDM的实用价值就在于支持突破视距限制的应用，是一种在无线电频谱资源方面充分利用的技术，可以对噪声和干扰有着很好的免疫力，绕射和穿透遮挡物是COFDM的技术核心。

3 COFDM技术在无线数字图像传输中的应用

无线数字图像传输采用了先进的COFDM调制解调技术、信道编码技术，并结合数字图像压缩MPEG2/MPEG4等多媒体网络传输技术，能够在高速移动环境下实现视频、语音、数据等宽带多媒体业务的实时、同步传输。具有覆盖范围广、灵敏度高、移动性好、抗干扰和抗衰落能力强、传输数据率高、稳定性和可靠性突出等显著优点。

3.1 公安消防的部门中的应用

（1）部队系统的应用

在演习和处理应急事件时，将图像发射系统安装在可以高速移动和机动的车辆或飞机上，由无线数字图像传输电台组成的车载图像传输系统，将前方的图像，数据、语音实时地传到指挥中心。使指挥机关和领导能在指挥中心或在办公室中甚至首长车内看到实时传输的现场图像，如亲临现场，及时了解重大突发事件现场实况，作出准确的分析判断，达到实时指挥，提高决策系统的快速准确性，增强快速反应能力、指挥能力和突发事件的处置能力。

（2）森林、消防救援的应用

实时传输火情图像，甚至跟踪火情蔓延的情况，并将现场火情实时的传输到防火指挥中心，传送到上级主管部门，让指挥中心及时了解火灾现场情况，便于实时组织调度消防力量。大大提高快速反应能力，最大限度的减少损失。

（3）公安系统的应用

本系统通过刑侦车、交通勘察车、特警车等前端采集系统实时采集突发事件现场的图像、语音，并随时传输到各相关部门。便于迅速采取有效措施，实时指挥。本系统的投入使用大大提高了公安系统快速处理重大突发问题的能力。对于高效迅速解决问题，有效减少国家损失，具有重要意义和社会经济效益。

3.2 广播电视行业的应用

在广播电视行业，利用先进的数字调制技术和压缩编码技术为新闻媒体的实时采集、传输和播出提供强大的动力，是比赛流动直播、突发事件移动追踪等的最佳解决方案。

在现场转播时，前方的记者可利用无线图像传输系统实时地把现场的情况全方位、多角度地传递到后方的指挥监控中心或者导播面前，让有关人员体验前所未有的临场感，增加了新闻报道的真实性、及时性和可看性。安装现场转播车在赛事过程中，能将现场情况实时传回到对应覆盖区的各接收点，并通过光纤微波网络送至广电总监控室。在整个比赛过程中，比赛现场实况信号能及时、连贯、高质量的送回播控室。

3.3 其它行业的应用

（1）采矿、石油的应用

煤矿安全生产无线监控管理系统的建成，有效提高了煤矿开采企业的管理水准。无线数字化图像传输系统的应用可以成功解决矿区及矿内井道网路的连接问题。建成后的无线网路，实现了控制中心与各个分矿，以及各矿区井道之间低成本、高带宽、高安全性的无线图像，语音资料传输。整个系统高效可靠，有效降低了企业的成本，大大提高了煤矿企业的监管力度和安全生产水准。

（2）应急指挥中心的应用

城市应急指挥系统能实现全市治安、消防、急救、交通事故等多种应急指挥与调度集成到一个管理体系中，实现统一接警、统一指挥、联合行动、快速反应的城市应急处理目标。通过建立统一的指挥调度平台，就可以大大加强不同警种及联动单位之间的配合和协调，从而对一些特殊、突发、应急和重要事件作出快速、有序而高效的反应，能够大大提升政府的突发应急救助能力。

（3）无人机的应用

无线数字图像传输系统也在无人机等航空器对地的应用中广泛使用。

4 总结

COFDM全称是编码正交频分复用（codedOFDM-编码OFDM），又称为多载波调制或离散多音调制（DMT），是一种全新的并行传输体制。由于其高效、抗多径衰落的特点可以在宽带接入中得到应用。最新一代COFDM无线图像传输设备的核心技术正是第四代移动通讯所采用的COFDM调制技术。基于COFDM技术的数字图像，与h.264相比图像更清晰，达到MPEG2标准的DVD清晰度。

参考文献

[1] 汪裕民.OFDM关键技术与应用[M].北京：机械工业出版社.2007

[2] 尹长春，罗涛.多载波宽带无线通信技术[M].北京：北京邮电大学出版社.2004

作者简介

冯静（1984 -），女，重庆电子工程职业学院教师，讲师，主要研究方向：信号与信息处理、电路与系统。