COFDM在电视直播中的应用

文 赵 文

电视直播中采用COFDM调制技术同时利用MPEG2的数字压缩编、解码方式，解决了电视直播传输中很多困难，COFDM无线图像设备具备“非视距、可绕射、抗干扰、能移动、多载波、距离远”等传输的优势，在城区、山地、建筑物内外等不能可视及有阻挡的环境中，该设备能够以高概率实现图像的稳定传输。

电视现场直播就是通过摄像机、音频设备采集活动现场的画面和声音进行一定的技术处理后，通过传送设备送回电视台进入播出总控系统，再按照节目的预定编排播出。现场直播信号可以通过卫星、光纤、微波等通信手段进行传输，但是有的直播由于现场环境的限制，对于现场的一些实时细节固定摄像机位可能因为距离、视线、线缆长度问题等并不能很好地给观众展现，而模拟微波技术也无法克服多经反射及遮挡，并且只能进行点对点的传输。譬如一些特殊场合如攀楼比赛、马拉松比赛、奥运火炬传输等，要进行实时传送其传输技术系统不易实施完成。而COFDM技术的技术特性正好解决了上述特殊环境赛事直播传输的问题，通过COFDM技术，在转播车、卫星直播车、以及需要中继的地点配备COFDM接收机接收解码获得前方实时信号，使得传输方案变得简单经济可行。

COFDM原理：

OFDM是一种无线环境下的高速传输技术。无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的，而OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。COFDM是OFDM与信道编码的结合，而OFDM是一种多载波调制方式，其基本思想是把高速率的信息流通过串/并变换，转换成低速率的N路并行数据流，然后用N个相互正交的载波进行调制，将N路调制后的信号相加即得发送信号。OFDM良好地解决了多径环境中的信道选择性衰落，但对信道平坦性衰落（即各载波的幅度服从瑞利分布的衰落），尚未得到较好的克服。用信道编码来解决这一问题的OFDM称为COFDM。COFDM（CodedOFDM）使信息基于在频域和时域扩展，通过编码使传输时各单元码信号受到的衰落可统计独立，从而消除平坦性衰落及多普勒频移的影响。为了抵消多径衰落、同频干扰以及各种噪声，COFDM采用下列措施：

1.利用在每个信号周期前插入一个保护间隔Δ来对付多径衰落。只要多径时延的大小在保护间隔内，它对系统的性能就没有太大影响。在实际中，用发射已知测试信号的方法来预测信道特性，得到各载波上的均衡因子，用均衡因子进行均衡，消除多径干扰。

2.采用频谱开槽的办法来消除同频干扰。即通过频谱成形，将信号点在有效载波频带上进行排列，预留出频谱保护带即在频谱中开槽，开槽的位置分别对应于普通电视的亮度载波、色度载波和伴音载波，同时频带边缘还需留有一定的边缘保护，防止频谱泄露，对邻频带造成干扰。

3.采用RS+TCM级联码并辅以交织来对付各种噪声干扰，降低误码率。利用RS编码对数据加以前向纠错保护；利用时域交织/解交织器将TCM解码后的突发误码分散到不同的RS码字中，使其不超过RS码的纠错能力；TCM编码将编码与调制结合起来，一般采用2/3卷积码对MQAM的星座点进行编码；频域交织的作用是使相邻网格编码的信号点在时间上分散开，以便使突发干扰点的噪声相对均匀地分散在不同网格编码点，而非集中在连续的几个信号点上而导致超出TCM的解码能力，因而提高了TCM对同频干扰的抵抗能力。

技术优势：

电视直播中采用COFDM调制技术，这一技术能够很好地处理多径信号移动接收，巧妙地利用了多路径反射信号来增强接收信号的强度和质量；呈现出“非视距、可绕射、抗干扰、能移动、多载波、距离远”等特点，同时利用MPEG2的数字压缩编、解码方式，解决了电视直播传输中很多困难，能够实现移动图像的实时广播级质量的传输，在电视直播的传输中可发挥出独有的优势。

首先，与传统的模拟微波和卫星传输相比，利用电视数字移动直播微波车具有抗多径干扰、抗多普勒频移等优点，支持非视距的信号传输，支持高速移动传输和接收，在车辆移动过程中，在接收机接收门限范围内，收发天线无需做任何调整都能保持信号的稳定不间断的接收。其次，COFDM技术更加适用于地理条件限制卫星直播车无法到达的地方进行信号传输。而模拟微波的架设时间较长，而且还需－视距传输。再次，运行成本低。与卫星车相比，COFDM直播微波车运行的成本较低，由于租用卫星需要一定的费用，这样会增加节目制作成本，而电视数字移动直播微波车相对来说就更经济。

在电视直播中的应用：

一是运动画面的现场直播。

在一些运动画面的现场直播中，数字移动直播微波车有卫星车、光纤、固定微波无法比拟的传输优势。在2008年奥运火炬传递中就得到很好的应用，因为重庆山城地理特点，火炬传递的线路中有高楼、山脊等对信号传输的影响，因此经过多次测试找到了各个最佳中继传输点，通过多个中继的接力传输很好的完成了整个火炬传递活动直播信号传输，其COFDM技术的特点得到很好体现，COFDM系统采用全向天线，多个中继设置接收机在最短的时间内完成了无线传输链路，相邻中继点有较大的覆盖重合直播不会断线，通过多个中继的接力传输克服了重庆山城地理特点的不利因素，很好的完成了直播传输任务。

二是在大型直播活动中的应用。对于一些大型的活动，有时需要传送不同场地信号，在这种情况下，就需要同时动用多台转播车和多套信号直播传输设备，此时一台电视数字移动直播微波车可起到替代一部转播车和一套信号传输设备的作用。还可以与其它转播车配套使用，将转播车输出的信号传送到总控机房。

COFDM技术解决了运动传输的问题，运动产生的多普勒频率变化大部分被消除了，使得在高速移动情况下、在非视距条件下的高质量视频传输变成可能。COFDM抗多径技术拥有传输的可靠，系统简单轻巧，容易操作等特性，在电视直播中应用得越来越广泛、灵活。