COFDM图传的前世今生

lvxiafu

前面跟大家分享过，COFDM的即编码的OFDM，在进行OFDM调制之前增加一些信道编码（主要是增加纠错和交织），来提高系统的可靠性。
        这里给大家介绍一些通信系统的基础知识，详见樊昌信老师的《通信原理》。

• 什么是通信系统？
  

典型的无线数字通信系统

        上图是一个典型的无线数字通信系统的原理框图，这里我要重点给大家介绍一下“信道”，因为太多的书籍上只是给大家简述为“信号的传输通道，包含无线信道和有线信道”。其实个人以为，信道是通信系统设计的基础。
比如，我们要设计一个1km的无人机图传和100km的无人机图传，无线信道对信号的影响是不同的，可分为大尺寸效应和小尺寸效应。大尺寸效应包括路径损耗、绕射、阴影、植被等等造成的衰落，全世界的科学家和工程师根据城郊、海基对陆基等等通信场景建了不同模型；小尺寸效应是由于无线信号的多径传播所造成的影响，发射机或者接收机移动几个波长的范围都会导致信号的剧烈变化。
因此，很多厂家想当然的说，“我们的COFDM图传1W的传输10km，10W的传输100km”，以为加大发射功率就可以确保通信效果，这是不专业的，因为不同的传输距离，无线信号传输的信道模型是不一样的，纠错码的长度和保护间隔的设置等信道编码情况也是不同的。
那么我们来看一下COFDM技术的主要应用场景。
COFDM第一个规模化应用的标准是欧洲数字视频广播DVB-T（或简称数字电视），其结构框图如下：



DVB的发射框图

我们来分析这个通信系统的信道模型：

• 广播式传输，电视信号一般只考虑到下行发送，接收机只需要接收即可。一个发射节目要满足多用户同时观看需求。
  
• 覆盖范围广，一个信号发射塔能覆盖一大片区域，减少建塔的数量。
  
• 信号条件复杂，信号传输过程中可能会被建筑物遮挡，多径效应复杂。
  
• 支持移动接收，满足公共交通车载电视的需求。
  
• 支持高清节目，信道要满足宽带信号传输要求。
  

DVB-T推广之后，欧洲的数字电视标准又推出了DVB-H，DVB-S，DVB-T2，这些标准用的都是COFDM的技术。此外，日本也推出了自己的数字电视标准ISDB-T，也是采用了COFDM技术。感兴趣的同学可以查阅上述相关标准文献。
那么结合上述DVB的信道分析，就很好理解为什么COFDM技术适合应用于远距离无人机图传了：

• 高清图传，带宽要足够大。
  
• 无人机相对于地面接收端的移动速度一般在120km/h以内，与车载电视的应用场景类似。
  
• 广播式传输，当地面端增加接收设备时，不会增加信道的开销，导致带宽变小。
  
• 信号传输条件复杂，远距离图传多径效应明显。
  
• 无人机为了作业方便，发射信号不能具有太强的方向性，通过增加发射功率，使接收机的S/N提高来增加传输距离理论上可行。
  

虽然802.11g/n也使用了OFDM的技术，但是WIFI的信道特征与无人机图传的信道特征差别比较大，：

• WLAN的通信距离短，信道条件较好，即使通过墙壁反射，信道时延也较短，频率选择性衰落不明显。
  
• 采用AP+Station的模式，增加一个Station会占用带宽，因此增加接收端会使“网速变慢”，在无人机的信道场景应用就会表现出时延增加。
  
• WIFI的频段越来越拥挤，做远距离通信不可控因素多。
  

由上述分析可见，COFDM技术是一种较好的应用于无人机无线高清图传的技术。但是COFDM技术目前较多的应用在单向通信的场合，由于地面端需要去控制无人机，还需要增加一条向上的数据传输链路，而上传的一般比较小，采用FH/DSSS的方式就能实现，因此，比较好的无人机无线链路解决方案如下：



本文推荐的无人机数据链路框图

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wazchsyz

抓虫：cofdm优势那一段，120km/h，120km/s就要冲出地球了……

tibet4254

tibet4254

感谢作者分享，学到不少东西

15914078741

请问 cofdm 需要专门的芯片吗？