COFDM技術在人防應急通信中的應用

趙亮

【摘要】 本文介紹了COFDM調制技術的基本原理，分析了人防應急通信保障的任務，對基于COFDM技術的無線圖像傳輸系統在人防應急通信中的運用情況加以介紹。基于COFDM技術的無線圖像傳輸系統具有良好的通信效果，可為人防參與應急救援提供有力保障。

【關鍵詞】 COFDM 人民防空 通信

一、COFDM技術概述

COFDM（coded orthogonal frequency division multiplexing），即編碼正交頻分復用調制。其中編碼（coded）是指信道編碼采用編碼率可變的卷積編碼方式；正交頻分（orthogonal frequency division）是將信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調制到在每個子信道上進行傳輸；復用（M）指多路數據源相互交織地分布在上述大量載波上形成一個頻道。

COFDM是一種載波數字通信調制技術，被認為是未來移動通信系統中的重要技術。COFDM特點是各子載波相互正交，使擴頻調制后的頻譜可以相互重疊，從而減小了子載波間的相互干擾。每個子載波可使用不同的調制方法，各個載波能夠根據信道狀況選擇調制方式，達到頻譜利用率和誤碼率之間的最佳平衡；COFDM使用自適應調制方式，根據信道條件的好壞來選擇不同的調制種類。其本質是一種充分利用無線電頻譜資源的技術，基本原理是將高速數據流通過串并轉換，分配到傳輸速率較低的若干子信道中進行傳輸。功率控制和自適應調制相協調，信道質量好的時候，發射功率不變，可增強調制方式（如64QAM），或者在低調制方式（如QPSK）時降低發射功率。其在雜波干擾下依然具有傳送信號能力，常被利用在容易受外界干擾或者抗干擾能力較差的傳輸介質中。

二、人防應急通信的特點

近年來，相繼發生特大冰雪災害、汶川地震、舟曲泥石流，各類災害頻繁發生，人民生命財產安全受到嚴重威脅，突發自然災害往往造成交通中斷、電力線路破壞，開展應急救援致使通信需求急劇增大，通信線路也可能在應對突發事件的關鍵時刻因遭受破壞而失效。常規通信容量無法滿足急劇增加的通信需求，通信設備超負荷使用而失靈。從而導致通信指揮失靈、應急行動陷入被動。

人防部門戰時防空，平時防災應急的“兩防一體化”職能，使得人防部門在防災應急、處置突發事件方面具有得天獨厚的優勢，人防參與防災處突應急行動，通信保障是其重要內容之一，應建立健全多手段保障、多業務互補、多網絡支持的應急通信保障體系。

突發事件，發生地域不固定，情況難以預測，機動條件特殊，能否及時獲取重大災害和惡性事故等的第一手信息，是取得應急事件處理主動權的關鍵。光纜等固定通信設施往往在自然災害中被破壞造成固定線路中斷，難以有效發揮作用。不同通信網絡在突發事件中損毀程度不同。應綜合運用短波、超短波無線電臺通信、衛星通信、微波通信等高科技通信手段，保證至少有一路通信暢通，保障應急指揮，為指揮員綜合研判、指揮救援行動提供通信保障。

三、基于COFDM技術的無線圖像傳輸系統在應急通信中的運用

突發事件不確定性、高復雜性、非常規性和敏感性等特點，涉及各個領域和部門，僅靠單一部門自身的通信保障能力很難滿足需求，必須建立完善各部門一體的協同通信保障機制。地震、海嘯、泥石流、冰雪等災害的破壞性，決定了應急救援工作必須第一時間展開。“時間就是生命”，早一分鐘，也許就能挽救很多人的性命，搶救許多公私財產和物資，因而應急救援具有迫切性。獲得、傳輸現場第一手的信息，及時、準確為應急救援行動決策提供現場圖像、聲音信息，成為人防通信保障的重要任務之一。

近年來，人防部門針對應急救援、處置突發事件特點，裝備了機動指揮系統。該系統由機動指揮車、信息采集車、單兵等組成。在人防部門接到處置突發事件、災害應急通信任務時，立即派出機動指揮車、信息采集車、單兵開赴現場，由信息采集車采集現場圖像、聲音，實施傳送到機動指揮車，由機動指揮車載衛星通信系統或公網轉發至人防應急指揮所，再經人防應急指揮所分發至各應急救援部門；對于現場環境復雜，信息采集車無法開赴的地域，由單兵攜帶便攜式攝像機及無線圖像傳輸設備深入現場，實時傳送現場音、視頻信息；信息采集車可作為中繼轉發點以延長無線傳輸距離。該應急通信系統的技術核心，就是基于COFDM調制的無線圖像傳輸技術。

COFDM調制技術解決了“非視距”、“動中通”等無線寬帶傳輸系統中的難題，應用于無線圖像傳輸系統時時延小，便于指揮員及時掌握現場情況，實現高效指揮。它的實用價值就在于支持視距傳播限制，信號覆蓋能力強，抗噪聲和干擾能力強，具有很好的繞射和穿透遮擋物能力。

基于COFDM的無線視頻傳輸系統適合在城區、建筑物內等非通視環境中使用，能以高概率實現圖像穩定傳輸，受環境干擾小；適合在移動中傳輸數據，可應用于人防機動指揮車輛在移動中傳遞信息，未來可應用于人防應急通信保障用直升機或無人機；適合傳輸高畫質信息，速率一般大于4Mb/S，滿足應急救援需要；頻譜利用率高，便于充分利用有限的頻譜資源。隨著高性能芯片技術及無線信道自適應技術的發展COFDM的應用范圍將被引入數據傳輸，無線通信，多路音視頻傳輸等多個領域，應用范圍將更加廣泛。