【摘要】 本文简要地描述COFDM的原理和特点及其在转播车的应用。说明了数字微波技术在应用中的优点。
【关键词】 COFDM 数字移动电视 数字微波摄像机
电视转播车作为一个移动的电视转播和制作系统，具有方便和灵活的特点。而由于转播现场环境限制，有时候不能满足电视转播的需要。譬如：在直播中需要看到的接收回传信号由于现场没有线路而常常看不到。由于地形限制（太高或太远），个别摄像机的电缆去不到而影响了转播效果。而一直以来模拟微波技术都无法克服多径反射及遮挡所带来的困扰，而且只能进行点对点的传输。在一些场合，如：体育赛场，马拉松竞赛，汽车摩托车赛等，要想实时传送，需要十分复杂的微波系统，小心的设计和操作也不能保证完美的图像。直到COFDM技术的出现。为了解决这些问题，我们利用COFDM技术，在转播车上配备了可移动的无线接收电视和无线摄像机，提高了节目制作的灵活性。那什么是COFDM呢?
一. COFDM的原理
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。这样，尽管总的信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。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（Coded OFDM）基于使信息在频域和时域扩展的思想，通过编码使传输时各单元码信号受到的衰落可认为统计独立，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。由于接收到的频域信号必然受到干扰，所以需要精确地测得多径传递函数，于接收端进行均衡。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，频域交织由于将受同频干扰严重的载波分量分散开，因而提高了TCM对同频干扰的抵抗能力。
二. 地面移动电视
尽管COFDM在技术上比其他数字调制方式复杂，但以其抗多径、抗回波的突出优点在地面数字电视传输中受到重视。数字地面移动电视系统接收设备的框图如下：
高频头是负责将射频信号转换成解调器可以接受的中频或基带调制信号。解调器负责信道特性补偿、信道解调、信道解码等，输出为包含广播数据的码流。解复用将所需的广播数据从其它码流信号中分离出来。根据控制信息，从分离出来的信号中选择对应于本机的视音数据进行下载或实时播放。对所得到的其它多媒体数据进行相应的处理，并最终根据用户的要求在显示器件上显示。
系统主要设备和软件包括：移动接收天线、移动接收机、移动接收控制软件、移动存储软件、显示屏等。
从天线接收下来的数据经高频头，变成中频模拟信号，放大后，经过A/D转换成数字信号。其中A/D采样钟受晶振VCXO控制，采样钟偏移由采样钟同步部分估计得到。A/D转换后的数据一路做AGC检测去控制高频头的输出，一路经R/C变换成FFT所需要的复信号（数据实虚部）。Timing sync．部分估计得到时域符号同步位置并且粗略估计出由于收发频率不一致而引起的频偏，再分别送到FFT单元和Freq．shift单元去定出FFT窗口位置和校正带有频偏的数据。数据流经过数字频偏校正后，在FFT单元做OFDM解调。
解调后的频域信号由Freq．Sync．模块和TPS译码模块分别得到频域载波同步头和帧同步头位置，同时采样钟同步模块估计得到由于FFT窗位置估计偏差及A/D采样钟偏差带来的相位偏转值，在相位校正块进行校正。校正后的数据经过信道估计和均衡处理，消除掉信道多径的影响，然后经过维特比量度、量化，进入和发端编码相逆的解码过程：解内交织、维特比译码、RS码同步、解卷。
移动电视采用了当今世界最先进的数字电视技术，因而比以往的模拟电视数字电视图像稳定，色彩逼真，画面清晰，不存在因多径反射而引起的重影，以及信号衰弱引起的画面失真，接收灵敏度高，抗干扰能力强。由于采用无线接收，节目內容的时效性和其他播放设备相比具有明显的优势。采用数字移动电视后，彻底解决了因为环境或者场地而没有接收信号的问题，大大方便了转播车的直播工作。
三. 数字无线摄像机
为了正常工作，模拟的无线摄像机需要视距内传输，如果有阻挡，传输信号就会有损失。另外，对于在场馆内的微波摄像传输，由于抓拍要求速度要非常快，因此传统的拉电缆或模拟微波已经远远不能满足既要实时又要稳定的要求。而数字无线摄像机则不存在这个问题。原因它采用了COFDM调制，COFDM接收机能从许多不同的输入数据信号找出最佳的输入信号。我们选用了Vislink公司生产的“Reporter”无线摄像微波，它采用了COFDM抗多径技术,内置4:2:2编码器,结构紧凑轻便,广泛适合于各类摄像机。安装简单,容性强,在同类产品中体积、重量和功耗都很小，同时具有强大的预设参数功能,使用起来非常方便。
Reporter Strata数字微波接收机系统如下：
STRATA主要特点：（1）轻便、模块化、积木式组合；（2）模拟、数字或模拟/数字切换；（3）发射/接收单元（T/RXU）分别配置独立的控制单元（T/XCU）。单工、半工或全工配置。MPEG2编码（4:2:0、4:2:2）；（4）COFDM调制（可选择保护间隔<1/32、1/16、1/8、1/4>，可选择带宽<6MHz、7MHz、8MHz>。FEC：1/2、2/3、3/4、5/6、7/8，可选QPSK、16QAM、64QAM数字调试）；（5）PAL、NTSC模拟视频并附带两个通道音频、三脚架、半机柜宽或全机柜宽安装方式、直观的前面板控制；（6）2～15GHz频段可选。
STRATA数字微波收发单元和控制单元可以同时在户外机架上操作，也可以收发单元与控制单元分开操作，距离200米。内置4:2:2编码器MPEG编码符合4:2:2或4:2:0格式，模拟视音频输入，AES/EBU音频，旁通数据通道，DVB-ASI输出。COFDM调制符合DVB-T，6，7,8MHz可选带宽，QPSK,16QAM,或64QAM调制方式，自动监测间隔保护和提前预判FEC。S