COFDM | 专网通信

一、COFDM技术简介

什么是COFDM(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing),即编码正交频分复用的简称,百度的解释是目前最先进的调制技术。

详细来说,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,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是在OFDM的基础上产生并发展而来的,它采用编码和交错技术,很好地解决了数字图像传输路由多径反射和传输路由障碍物遮挡所带来的困扰,无论在室内、室外、地上、地下等复杂特殊的非视距传输环境下,都能够把现场的实时信息,以高质量的数字图像信号实时地传送到目的地,真正实现了图像传输的“抗阻挡”、“非视距”和“动中通”。

二、COFDM基本原理

在介绍 COFDM 技术之前,首先说明一下正交频分复用OFDM。

OFDM的基本原理

OFDM ( orthogonal frequency division multiplexing) 是一种多子载波调制技术,就是在频域内将设定信道分成 N 个正交子信道,每个子信道上使用一个子载波进行调制,即将频道带宽内等间隔的N个子载波信号调制并矢量相加后同时发送,实现N个子信道并行传输信息。这样每个符号的频谱只占用信道带宽的 1 /N ,而且各子载波在 OFDM 符号周期内保持频谱的相互正交性。


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OFDM原理示意图


通常给定信道是非平坦的,且具有频率选择性,但是每个子信道是相对平坦的,在每个子信道上进行窄带传输,信号带宽小于信道的相应带宽,就可以大大消除信号波形间的符号间干扰(ISI)。可见OFDM 的一大优势就是将一个宽带频率选择性衰落信道转化为若干个窄带平坦衰落子信道。另外在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(ICI),而且又大大提高了频谱利用率。

虽然 OFDM 技术通过“均分子信道”"能够很好地解决了多径环境下的信道选择性衰落,但对信道平坦性衰落(即各子载波的幅度服从瑞利分布的衰落),并未得到较好的克服,依然会导致在子载波频率上有较高的误码率。为此,在 OFDM 基础上又结合增加了信道编码,这就是COFDM。

三、COFDM技术优势

(1) 窄带带宽下也能够发出大量的数据:COFDM技术能同时分开至少1000个数字信号,而且在干扰的信号周围可以安全运行的能力将直接威胁到目前市场上已经开始流行的CDMA技术的进一步发展壮大的态势,正是由于具有了这种特殊的信号“穿透能力”使得COFDM技术深受生产商的喜爱和欢迎。

(2) COFDM技术能够持续不断地监控传输介质上通信特性的突然变化:由于通信路径传送数据的能力会随时间发生变化,所以COFDM能动态地与之相适应,并且接通和切断相应的载波以保证持续地进行成功的通信;

(3) 该技术可以自动地检测到传输介质下哪一个特定的载波存在高的信号衰减或干扰脉冲,然后采取合适的调制措施来使指定频率下的载波进行成功通信;

(4) COFDM技术特别适合使用在高层建筑物、居民密集和地理上突出的地方以及将信号散播的地区。高速的数据传播及数字语音广播都希望降低多径效应对信号的影响。

(5) 可以有效地对抗信号波形间的干扰,适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输。当信道中因为多径传输而出现频率选择性衰落时,只有落在频带凹陷处的子载波以及其携带的信息受影响,其他的子载波未受损害,因此系统总的误码率性能要好得多。

(6) 通过各个子载波的联合编码,具有很强的抗衰落能力。COFDM技术本身已经利用了信道的频率分集,如果衰落不是特别严重,就没有必要再加时域均衡器。通过将各个信道联合编码,则可以使系统性能得到提高。

(7) COFDM技术抗窄带干扰性很强,因为这些干扰仅仅影响到很小一部分的子信道。

(8) 可以选用基于IFFT/FFT的OFDM实现方法;

(9) 信道利用率很高,这一点在频谱资源有限的无线环境中尤为重要;当子载波个数很大时,系统的频谱利用率趋于2Baud/Hz。