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2009-12-12 11:04:32 - 儲存
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| mini storage COFDM（coded orthogonal frequency division multiplexing），即編碼正交頻分復用的簡稱，是目前世界最先進和最具發展潛力的調製技術。它的實用價值就在於支持突破視距限制的應用，是一種在無線電頻譜資源方面充分利用的技術, 可以對噪聲和干擾有著很好的免疫力。其基本原理就是將高速數據流通過串並轉換，分配到傳輸速率較低的若干子信道中進行傳輸。 編碼（C）是指信道編碼採用編碼率可變的卷積編碼方式，以適應不同重要性數據的保護要求；正交頻分（OFD）指使用大量的載波（副載波），它們有相等的頻率間隔，都是一個基本震盪頻率的整數倍；復用（M）指多路數據源相互交織地分佈在上述大量載波上，形成一個頻道。 波形圖如下： screen.width-333)this.width=screen.width-333" border=0> COFDM（編碼正交頻分多路復用）是ETSI歐洲電信標準協會關於DVB-T數字視頻地面廣播及DAB數字音頻廣播的標準。 早期是用於軍事無線電傳輸安全性之目的。近年來，基於COFDM技術的廉價的數字信號處理芯片已成為眾多公司發展產品之首選。 上個世紀中期，人們提出了頻帶混疊的多載波通信方案，選擇相互之間正交的載波頻率作子載波，也就是我們所說的OFDM。這種「正交」表示的是載波頻率間精確的數學關係。按照這種設想，OFDM既能充分利用信道帶寬，也可以避免使用高速均衡和抗突發噪聲差錯。OFDM是一種特殊的多載波通信方案，單個用戶的信息流被串/並變換為多個低速率碼流，每個碼流都用一個子載波發送。OFDM不用帶通濾波器來分隔子載波，而是通過快速傅立葉變換（FFT）來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形。 OFDM技術屬於多載波調製（Multi－Car擬rierModulation，MCM）技術。有些文獻上將OFDM和MCM混用，實際上不夠嚴密。MCM與OFDM常用於無線信道，它們的區別在於：OFDM技術特指將信道劃分成正交的子信道，頻道利用率高；而MCM，可以是更多種信道劃分方法。 OFDM技術的推出其實是為了提高載波的頻譜利用率，或者是為了改進對多載波的調製，它的特點是各子載波相互正交，使擴頻調製後的頻譜可以相互重疊，從而減小了子載波間的相互干擾。OFDM每個載波所使用的調製方法可以不同。各個載波能夠根據信道狀況的不同選擇不同的調製方式，比如BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM等等，以頻譜利用率和誤碼率之間的最佳平衡為原則。 OFDM技術使用了自適應調製，根據信道條件的好壞來選擇不同的調製方式。OFDM還採用了功率控制和自適應調製相協調工作方式。信道好的時候，發射功率不變，可以增強調製方式（如64QAM），或者在低調製方式（如QPSK）時降低發射功率。 OFDM技術是HPA聯盟（HomePlug Powerline Alliance）工業規範的基礎，它採用一種不連續的多音調技術，將被稱為載波的不同頻率中的大量信號合併成單一的信號，從而完成信號傳送。由於這種技術具有在雜波干擾下傳送信號的能力，因此常常會被利用在容易受外界干擾或者抵抗外界干擾能力較差的傳輸介質中。 1、單載波系統 在FDM傳統的頻分復用和TDM時分復用系統中，一個單一的無線電頻率可以採用振幅、頻率、相位調製或採用復合調製方式以傳送數據流。為防止對臨近信道產生的干擾需要拿出一段頻譜空間作為保護頻段 ，但增加保護頻段會減少整個系統的吞吐量。 射頻系統的設計必須考慮到最小的信號噪聲比，以保證接收信號在背景噪聲下所需要的性能。在強的干擾環境下（在同頻本地多發信機工作的情況下）或在強的衰落環境下（在暴雨期間或金屬物內），信號通常是不能被良好的接收的。 更為重要的是在同頻工作下會有多徑干擾產生的影響，它會使信號在建築物之間、人群、移動的車輛、飛機或其它的方面產生多種反射而使信號傳輸中斷，那麼如何使接收機能夠正確地接收這些信號？假設這些多徑射頻信號的特性可以迅速地從一個瞬間到另一個瞬間進行變化，在設計上採用複雜的算法以及昂貴的電路技術能夠處理這些問題，使得在上述環境下信號也能夠得以良好的接收。 2、多載波系統 – COFDM COFDM技術不使用單載波系統而是多載波系統，在同樣的調製方式下，比如採用 QPSK、16-QAM 或 64QAM ，可以使之應用於單載波系統。但無論如何，數據的傳輸仍然是採用時分和頻分方式，並工作在各自的子載波上，每個子載波都在特定的正交頻率上，以增加潛在的數據吞吐量。儘管這時每個子載波的數據率低於單載波系統，但各個子載波的總的數據率要高於整個系統的數據率。DVB-T 標準已被廣泛應用於歐洲和世界各國, 其中「2K」 版本 (1704 載波信號)應用於較強的干擾環境，「8K」 版本 (6816 載波信號) 應用於較低些的干擾環境。DAB 標準應用於CD品質的音頻和數據在移動環境下的規劃和設計。其中有4個不同的工作方式, 在整個1.5MHz的信道上具有高達 1536 個載波的間隔, 其目的是為了提高對多普勒相移和多徑干擾的免疫。 COFDM技術是關於前向糾錯方法和數據信號處理過程的。它對干擾具有強的抵抗力。包括抗多徑干擾。這些信號相對原始信號因傳播距離而被延遲，相對於最大的期望延遲，保護間隔的配置就更長。這樣就可以保證接收機從反射信號中區別有用的信號以正確地接收。 值得注意的是，實際上多徑信號會給COFDM系統中帶來好處，如果原始信號被封鎖，僅有多徑信號被接收的話，這些信號會被用於接收機去獲得想得到的數據。此外，即使個別的子載波不能完全地被接收, 數據糾錯方式也能夠使接收機從其它的子載波中獲得足夠的信息去重建缺少的數據。 3、移動性和雙向數據 COFDM 技術是移動環境下應用的最佳選擇。例如：UBS系統的COFDM 調製器在新加坡已被廣泛應用於公交車的電視信號的傳送，這項技術也被用於拉斯維加斯戰時流動醫院的實時移動視頻圖像的單向傳送，以診斷病人。同時該項技術也能被應用於雙向廣播無線接入業務。包括數據、互聯網接入、話音和傳真等。 4、結論 COFDM 技術標準為增強頻譜資源的利用率提供了一種有效的解決途徑，特別是在強的干擾環境下。它可應用於單向或雙向的固定或移動的數據網絡環境 。 以前採用固定無線接入方式訪問互聯網的用戶都知道一個道理：如果他們屋頂上的天線不在幾公里/幾十公里外的基站天線視線範圍內的話，他們就接收不到信號。但是現在WXKD新一代的固定無線雙向系統可以突破這一限制，包括樹叢、飾牆、甚至是金屬片都不能阻擋它與基站天線的通信。這對於使用固定無線接入技術向用戶提供高速互聯網接入服務的人們來說無疑是一件好事。另外，這種新系統的安裝也更加方便，用戶可以自行安裝天線，而不是像以前那樣需要工程技術人員來調整它的角度以對準遠端的天線。 無線電波的傳播特性 無線電波通過多種傳輸方式從發射天線到接收天線。主要有自由空間波，對流層反射波，電離層波和地波表面波傳播，就是電波沿著地球表面到達接收點的傳播方式，如下圖中1所示。 screen.width-333)this.width=screen.width-333" border=0> 電波在地球表面上傳播，以繞射方式可以到達視線範圍以外。地面對表面波有吸收作用，吸收的強弱與帶電波的頻率，地面的性質等因素有關。 天波傳播，就是自發射天線發出的電磁波，在高空被電離層反射回來到達接收點的傳播方式。如下圖中2所示。電離層對電磁波除了具有反射作用以外，還有吸收能量與引起信號畸變等作用。其作用強弱與電磁波的頻率和電離層的變化有關。 散射傳播，就是利用大氣層對流層和電離層的不均勻性來散射電波，使電波到達視線以外的地方。如下圖中4所示。對流層在地球上方約10英里處，是異類介質，反射指數隨著高度的增加而減小。 外層空間傳播，就是無線電在對流層，電離層以外的外層空間中的傳播方式。如下圖中的5所示。這種傳播方式主要用於衛星或以星際為對象的通信中，以及用於空間飛行器的搜索，定位，更蹤等。自由空間波又稱為直達波，沿直線傳播，用於衛星和外部空間的通信，以及陸地上的視距傳播。視線距離通常為50km左右。 storage |
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