COFDM در مقابل OFDM برای ویدیوی موبایل: چرا Multipath و NLOS نتیجه را تغییر می دهند

یک پیوند ویدیویی بی‌سیم می‌تواند در طول آزمایش ثابت خط دید بی‌عیب به نظر برسد، سپس به محض اینکه وسیله نقلیه پشت ساختمان بچرخد یا پهپاد به زیر زمین بیفتد، منجمد شود. تفاوت صرفاً در محدوده نیست: چند مسیری، انسداد NLOS و حرکت می‌تواند کپی‌های تاخیری سیگنال، محو شدن عمیق و اثرات داپلر را ایجاد کند که دریافت OFDM را به چالش می‌کشد.

را بنابراین تصمیم COFDM در مقابل OFDM به نحوه کنترل هر نمایه رادیویی کامل، کدگذاری، فواصل محافظ، تغییرات کانال، میزان بیت قابل استفاده و بازیابی بستگی دارد. درک این عوامل به شما کمک می کند پیوندی را انتخاب کنید که در مسیر واقعی قابل استفاده باقی بماند، نه تنها در شرایط آزمون ایده آل.

 

پاسخ سریع: تحرک تغییر می کند که کدام نقاط قوت بیشتر اهمیت دارند

در یک مسیر باز، هر دو رویکرد می توانند ویدیوی خوبی ارائه دهند

با فاصله آزاد Fresnel واضح، حاشیه سیگنال قوی، و حرکت کم، هر دو روش می‌توانند ویدیوی HD پایداری را حمل کنند. یک آزمایش ثابت عمدتاً ثابت می کند که رادیوها توان دریافتی کافی را تحت هندسه مطلوب دارند. در مورد پاسخ آنها در حین حرکت کمی می گوید. بنابراین پیک نرخ بیت و حداکثر دامنه LOS تنها بخشی از نتیجه COFDM در مقابل OFDM را نشان می دهد. کاربران موبایل همچنین باید بدانند که آیا تصویر از محو شدن باقی می ماند یا خیر و با چه سرعتی برمی گردد.

سه شرط، تصمیم را به سمت نمایه ای قوی تر سوق می دهد

یک نمایه محافظه کار زمانی ارزشمندتر می شود که گیرنده مسیرهای منعکس شده زیادی را ببیند، مسیر مستقیم غالب را از دست بدهد، یا سریعتر از ردیابی کانال حرکت کند. این شرایط باعث ایجاد خطاهای انفجاری، تخمین های ناپایدار و محو شدن های انتخابی فرکانس عمیق می شود. بیننده ماکروبلاک، فریم های ثابت، تغییر وضوح یا بازنشانی رمزگشا را تجربه می کند. یک راه‌اندازی مبتنی بر COFDM معمولاً بار را برای تداوم از طریق کدنویسی قوی‌تر، مدولاسیون مرتبه پایین‌تر یا زمان حفاظت اضافه معامله می‌کند. نتیجه ممکن است حاوی جزئیات کمتری باشد، اما نرخ بیت پایین‌تر ثابت اغلب مفیدتر از یک خوراک با نرخ بالا است که مکرراً فرو می‌ریزد.

'COFDM در مقابل OFDM' واقعاً یک مقایسه در سطح سیستم است

مقایسه عملی بین پروفایل های رادیویی کامل است، نه دو نام اختصاری. نرخ کدگذاری، interleaving، فاصله نگهبان، تخمین کانال، تنوع آنتن، طراحی RF، و بافر ویدئو همگی تصویر نمایش داده شده را شکل می دهند. یک رادیو OFDM که به خوبی مهندسی شده است می تواند از پیوند COFDM با پیکربندی ضعیف بهتر عمل کند، به خصوص وقتی که دومی از حاشیه محو شدن آن فراتر رود. سوال واقعی این است که کدام سیستم تحت خرابی هایی که مسیر ایجاد می کند قابل استفاده می ماند. این قاب بندی COFDM در مقابل OFDM را به جای اختصار بازاریابی، به ماموریت مرتبط نگه می دارد.

چرا Multipath و NLOS ویدیوی موبایل را خیلی سریع مختل می کنند؟

بازتاب ها کپی های تاخیری سیگنال یکسان را ایجاد می کنند

در یک خیابان شهری، کارخانه، بندر یا گردنه کوهستانی، گیرنده به ندرت یک مسیر تمیز پیدا می کند. ساختمان ها، وسایل نقلیه، سطوح فلزی، آب و زمین انرژی را در مسیرهایی با طول های مختلف منعکس می کنند. این کپی ها با تاخیرها و دامنه های متفاوتی می رسند و برخی فرکانس ها را تقویت می کنند و برخی دیگر را لغو می کنند. انتشار تاخیر حاصل اغلب دلیل تغییر ناگهانی یک تصویر ثابت تنها پس از یک حرکت کوچک است.

یکی از پیامدها محو شدن انتخابی فرکانس است که در آن برخی از حامل های فرعی قوی باقی می مانند در حالی که برخی دیگر به تهی عمیق می رسند. مورد دیگر تداخل بین نمادی است که زمانی رخ می دهد که یک کپی با تاخیر به نماد زیر گسترش یابد. OFDM با تقسیم یک کانال گسترده به بسیاری از کانال های فرعی باریک، دشواری را کاهش می دهد، اما گیرنده همچنان به حفاظت و برآورد کانال مناسب نیاز دارد. در حالی که حامل های حیاتی آسیب دیده اند، توان متوسط ​​می تواند قابل قبول به نظر برسد.

این رفتار توضیح می دهد که چرا COFDM در مقابل OFDM را نمی توان تنها با قدرت سیگنال قضاوت کرد. کدگذاری، فاصله نگهبانی، صورت فلکی و شرایط کانال تعیین می کند که آیا بخش های آسیب دیده قابل بازیابی هستند یا خیر. این پارامترها با هم کار می کنند و باید به عنوان بخش هایی از یک نمایه انتقال ارزیابی شوند تا به عنوان تنظیمات ایزوله.

NLOS قوی ترین مسیر را حذف می کند و کانال را کمتر قابل پیش بینی می کند

NLOS به سادگی LOS با دسی بل کمتر نیست. پس از اینکه دیوار، تپه یا وسیله نقلیه بزرگ مسیر غالب را مسدود کرد، دریافت ممکن است به اجزای ضعیف‌تر بازتابیده، پراش یا تا حدی نافذ بستگی داشته باشد. سپس حرکات کوچک باعث تغییرات بزرگ می شود زیرا آن مسیرهای باقی مانده در هر موقعیت به طور متفاوتی ترکیب می شوند. بنابراین یک مسیر می‌تواند شامل مناطق کوتاهی شکست باشد، حتی زمانی که فرستنده و گیرنده از هم دور نیستند.

هیچ شکل موجی مانعی را ناپدید نمی کند. فرکانس، ارتفاع آنتن، پلاریزاسیون، توان انتقال، حساسیت گیرنده، تنوع، از دست دادن کابل، و حاشیه محو شدن همچنان تعیین می کند که آیا انرژی کافی به رمزگشا می رسد یا خیر. انتخاب COFDM در مقابل OFDM باید بخشی از طراحی کامل RF باقی بماند. آنتن های خوب و هندسه نصب اغلب مزایای بیشتری نسبت به تنظیمات مدولاسیون تهاجمی دارند.

حرکت داپلر را اضافه می کند و به طور مداوم طول مسیر را تغییر می دهد. داپلر دینامیکی و چند مسیری انتخابی فرکانس می‌توانند همگام‌سازی را مختل کنند و زمانی که متعامد بودن زیر حامل دیگر حفظ نشود، تداخل بین حامل ایجاد کند. بنابراین، سرعت، شتاب و بازتابنده‌های متحرک می‌توانند ویدیو را حتی زمانی که میانگین توان دریافتی کافی به نظر می‌رسد، کاهش دهند.

 

چگونه یک پیوند ویدیویی موبایل انعطاف پذیرتر می شود؟

کدگذاری و interleaving به گیرنده کمک می کند تا داده های آسیب دیده را بازسازی کند

تصحیح خطا به جلو، افزونگی کنترل شده را قبل از انتقال اضافه می کند. هنگامی که بیت های کدگذاری شده خراب می شوند، رمزگشا ممکن است اطلاعات را بدون ارسال مجدد بازسازی کند، که مهم است زیرا بسته های ویدیویی دیررس ممکن است بی فایده باشند. کدنویسی قوی تر تحمل را بهبود می بخشد اما ظرفیت کمتری برای داده های تصویری باقی می گذارد. سپس در هم تنیدگی، بیت‌های مرتبط را در موقعیت‌های زمانی یا حامل‌های فرعی پخش می‌کند و از تخریب یک بلوک متمرکز با یک محو شدن کوتاه جلوگیری می‌کند.

مبادله باید در صفحه نمایش به جای اینکه فقط در لایه RF قضاوت شود. یک جریان پایدار 4 مگابیت در ثانیه می تواند ارزشمندتر از یک جریان 12 مگابیت در ثانیه است که به طور مکرر همگام سازی را از دست می دهد. در یک تست میدانی COFDM در مقابل OFDM ، کدگذاری و interleaving اغلب توضیح می‌دهد که چرا رادیوهایی با خوانش سیگنال مشابه الگوهای انجماد متفاوتی را نشان می‌دهند. تداوم معمولاً در بازرسی، فرماندهی، واکنش اضطراری و کار با دوربین متحرک بیشترین اهمیت را دارد.

فاصله گارد باید با تاخیر واقعی اکو مطابقت داشته باشد

یک بازه نگهبان چرخه ای زمان محافظت شده را بین نمادهای مفید OFDM قرار می دهد. کپی‌های تاخیری که در آن پنجره می‌رسند معمولاً می‌توانند بدون آلوده کردن نماد بعدی پردازش شوند. پژواک های قوی که دیرتر می رسند ممکن است همچنان تداخل بین نمادی ایجاد کنند. حفاظت طولانی‌تر تحمل انتشار تاخیر را افزایش می‌دهد، اما زمان پخش بار جدید را کاهش می‌دهد.

نرخ داده مفید به طور مشترک به مدولاسیون، نرخ کدگذاری و فاصله نگهبانی بستگی دارد. توان عملیاتی بالاتر عموماً نیازمند سازش در حفاظت از خطا یا تحمل چند مسیری است. بنابراین طولانی ترین فاصله به طور خودکار بهترین انتخاب نیست. یک مسیر داخلی صنعتی ممکن است محافظت بیشتری را نسبت به یک مسیر هوا به زمین روشن توجیه کند. مقدار انتخاب شده باید تأخیر قابل توجه اکو را پوشش دهد و در عین حال خروجی کافی برای کدک و نرخ فریم باقی بگذارد.

مدولاسیون و پهنای باند تعیین می کند که لینک چقدر حاشیه داشته باشد

ترتیب مدولاسیون میزان داده ای را که هر نماد حمل می کند و میزان دقتی که گیرنده باید نقاط صورت فلکی را تشخیص دهد را کنترل می کند. QPSK بیشترین تحمل را ارائه می دهد، 16-QAM حاشیه و بار را متعادل می کند، و 64-QAM ظرفیت بیشتری را فراهم می کند اما کانال تمیزتری را می طلبد. سفارشات مدولاسیون بالاتر و کدگذاری سبک تر معمولاً به نسبت حامل به نویز قوی تری نیاز دارند. عرض کانال همان تعادل را ایجاد می‌کند: عملکرد باریک‌تر بار بار را محدود می‌کند، در حالی که پهنای باند وسیع‌تر زمانی که طیف و حاشیه پیوند اجازه می‌دهند، فضایی را برای کیفیت تصویر بالاتر ایجاد می‌کند.

سیستم ویدئویی WDS COFDM HD از QPSK، 16-QAM و 64-QAM پشتیبانی می کند. نرخ FEC از 1/2 تا 7/8. فواصل حفاظتی از 1/4 تا 1/32؛ پهنای باند RF 2 تا 8 مگاهرتز قابل تنظیم؛ و یک جریان تطبیقی ​​2-20 مگابیت در ثانیه. این کنترل‌ها به یک پلت‌فرم اجازه می‌دهند تا با توجه به مسیر، انعطاف‌پذیری، برد یا توان عملیاتی را ترجیح دهد.

یک سلسله مراتب تنظیمات عملی عبارت است از:

●  از تداوم QPSK، کدگذاری قوی تر، فاصله نگهبانی مناسب و نرخ فیلم محافظه کارانه استفاده کنید.

●  با QAM مرتبه بالاتر، کدگذاری سبک تر، فاصله زمانی کوتاه تر و پهنای باند بیشتر، ظرفیت را ترجیح دهید.

●  حاشیه را برای بدترین بخش مسیر قابل تکرار، نه صرفاً بخش متوسط، حفظ کنید.

 

جایی که باند پهن OFDM هنوز برتری دارد

یک مسیر مدیریت شده ممکن است از ظرفیت بیشتر از حداکثر تحمل محو شدن بهره مند شود

وقتی زیرساخت مسیر را کنترل می کند، OFDM پهن باند می تواند انتخاب بهتری باشد. ایستگاه‌های پایه بالا، بخش‌های آنتن برنامه‌ریزی‌شده، LOS مسدود شده قابل پیش‌بینی، و رله‌های ثابت، عدم قطعیت را کاهش می‌دهند که به نفع حفاظت سنگین است. در این صورت توان کل، ظرفیت بازگشت و اشتراک کارآمد ممکن است بیشتر از حفظ یک خوراک از طریق محو شدن شدید اهمیت داشته باشد.

این تمایز زمانی واضح‌تر می‌شود که مأموریت چندین دوربین IP، تله‌متری، صدا، داده‌های فرمان و انتقال فایل را حمل می‌کند. این یک مشکل شبکه دو طرفه است تا یک مشکل مشارکتی-ویدیویی اختصاصی. در آن تنظیمات، COFDM در مقابل OFDM تا حدی حمل و نقل ویدئویی متمرکز بر تداوم را با یک معماری ارتباطات گسترده‌تر مقایسه می‌کند. زمان‌بندی، پشتیبانی VLAN، سیاست‌های ارسال مجدد و اولویت‌بندی ترافیک می‌تواند سرویس‌های حیاتی را با تغییر ظرفیت موجود حفظ کند. این انعطاف‌پذیری به چندین برنامه کمک می‌کند تا زیرساخت RF یکسانی را بدون تنظیم مجدد دستی ثابت به اشتراک بگذارند.

MIMO و انطباق پیوند می توانند نتیجه فیلد را تغییر دهند

MIMO و تنوع فضایی می توانند قابلیت اطمینان یا توان عملیاتی را در زمانی که آنتن ها و پردازش به درستی طراحی شده اند، بهبود بخشند. مدولاسیون تطبیقی ​​با بدتر شدن کیفیت کانال، حالت عملیاتی را کاهش می‌دهد، در حالی که ARQ بسته‌ها را زمانی که بودجه تأخیر اجازه می‌دهد، بازیابی می‌کند. QoS مانع از ازدحام ترافیک کمتر فوری در ویدیو یا کنترل داده می شود.

رادیو انتقال پهن باند بی‌سیم WDS Outdoor OFDM را با TDD/TDMA، MIMO 2×2، اندازه‌های کانال قابل انتخاب، ARQ پویا، مدولاسیون تطبیقی، QoS و تأخیر شبکه زیر 10 میلی‌ثانیه ترکیب می‌کند. این برای تله متری، کنترل، داده، ویدئو و صدا همزمان طراحی شده است تا فقط برای یک تغذیه اختصاصی دوربین.

پهنای باند OFDM برتری جهانی ندارد. این مجموعه اولویت های متفاوتی را ارائه می دهد. وقتی ظرفیت چند کاربره و حمل و نقل دو طرفه غالب باشد، عملکردهای شبکه ممکن است از حداکثر حفاظت ویدیویی بیشتر باشد. یک آزمون منصفانه COFDM در مقابل OFDM باید هر سیستم را در نقش عملیاتی مورد نظر خود قرار دهد.

 

پیوند اطراف مسیر را انتخاب کنید، نه عنوان صفحه داده را

نمایه رادیو را با ماموریت تطبیق دهید

مسیر را به صورت LOS واضح، LOS مسدود شده و NLOS کامل نقشه برداری کنید. سرعت، محدودیت های آنتن، فرکانس، پهنای باند و موانع بازتابی در طول مسیر را ضبط کنید. سپس وضوح، نرخ فریم، میزان بیت ویدیو، تأخیر انتها به انتها و زمان بازیابی را تعریف کنید.

الزامات ترافیکی نیز به همان اندازه مهم هستند. یک فید زنده یک طرفه با تله متری محدود با شبکه IP دو طرفه حامل دوربین، صدا، کنترل و داده های انبوه متفاوت است. قدرت، وزن، حفاظت از محیط زیست، رمزگذاری، و قرارگیری گیرنده باید قبل از حداکثر برد تصمیم گیری شود.

جدول نقطه شروع است. تداخل، تنظیم، زمین و کیفیت نصب می تواند یک انتخاب واضح را معکوس کند. انتخاب باید با آستانه ماموریت مرتبط باشد.

نقاط شکستی که ماموریت در واقع با آنها روبرو خواهد شد را آزمایش کنید

حداکثر فاصله LOS نمی تواند عملکرد پشت ساختمان ها، شاخ و برگ، زمین، جمعیت یا ترافیک متحرک را پیش بینی کند. یک آزمایش معتبر از آنتن های نهایی، طول کابل، موقعیت های نصب، فرکانس، عرض کانال، کدک، بیت ریت و سرعت عملیات استفاده می کند. گیرنده همچنین باید در جایی که قرار است مستقر شود بنشیند نه در یک مکان مرتفع.

تعداد و مدت زمان انجماد، پایین‌ترین کیفیت تصویر قابل استفاده، زمان بازیابی، از دست رفتن بسته‌ها، بازنشانی رمزگشا، تغییرات حالت و تأخیر کامل کد برای نمایش را اندازه‌گیری کنید. موقعیت را با هر نتیجه ثبت کنید تا خرابی های تکرار شونده را بتوان به هندسه مسیر متصل کرد. هر دو سیستم باید کیفیت تصویر و تأخیر قابل مقایسه ای داشته باشند تا از نتیجه گمراه کننده جلوگیری شود.

حداکثر توان RF را با میزان بیت قابل استفاده ویدیو یا تأخیر شبکه با تأخیر ویدیویی انتها به انتها مقایسه نکنید. سیستم COFDM شامل پارامترهای ویدئوگرا و ویژگی‌های تاخیر سیستم است، در حالی که رادیو باند پهن بر روی تاخیر شبکه و عملکردهای انتقال کل تمرکز دارد. این مقادیر لایه های مختلف را توصیف می کنند و نباید به عنوان اندازه گیری های معادل در نظر گرفته شوند.

نمایه‌ای را انتخاب کنید که تصویر را بالاتر از آستانه ماموریت برای بیشترین سهم از مسیر نگه می‌دارد و پس از انسداد مجدد سریع‌ترین حالت را بازیابی می‌کند. این نتیجه ارزشمندتر از نرخی است که فقط در فضای باز به دست می آید. همچنین مبنایی قابل دفاع برای تصمیم نهایی COFDM در مقابل OFDM فراهم می کند.

 

نتیجه گیری

تصمیم COFDM در مقابل OFDM به کانالی می رسد که پیوند ویدیو باید زنده بماند. نمایه‌های COFDM گرا اغلب برای چند مسیره سنگین، تغییر شرایط NLOS، و ویدئوهای تلفن همراه حیاتی برای تداوم مناسب‌تر هستند، در حالی که سیستم‌های OFDM باند پهن با مسیرهای مدیریت‌شده‌ای که ظرفیت دو طرفه بالاتر، MIMO، QoS و ترافیک IP مختلط را طلب می‌کنند، مناسب‌تر هستند.

Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd. هم تجهیزات ویدئویی COFDM HD و هم رادیوهای پهن باند بی‌سیم در فضای باز را ارائه می‌دهد و به کاربران این امکان را می‌دهد که انعطاف‌پذیری، تأخیر و ظرفیت شبکه را به جای تکیه بر محدوده پیک یا نرخ بیت تنها با مسیر مطابقت دهند.

 

سوالات متداول

س: تفاوت اصلی COFDM در مقابل OFDM چیست؟

A: OFDM داده ها را بین حامل های فرعی متعامد تقسیم می کند، در حالی که COFDM برای بهبود بازیابی زمانی که نویز، محو شدن یا زیرحامل های آسیب دیده بر دریافت تأثیر می گذارد، کدگذاری کانال و interleaving را اضافه می کند.

س: چرا COFDM در محیط های چند مسیره عملکرد خوبی دارد؟

A: ساختار چند حامل، تصحیح خطا، interleaving و فاصله نگهبانی آن به گیرنده کمک می کند تا کپی های سیگنال تاخیری را مدیریت کند و داده های از دست رفته را از طریق محو شدن انتخابی فرکانس بازیابی کند.

س: آیا COFDM می تواند ویدیو را بدون دید واضح ارسال کند؟

پاسخ: COFDM می‌تواند قابلیت اطمینان ویدئو را در شرایط NLOS با استفاده از مسیرهای سیگنال بازتاب‌شده و پراش شده بهبود بخشد، اگرچه فرکانس، آنتن‌ها، موانع و حاشیه لینک همچنان عملکرد را محدود می‌کنند.

س: آیا COFDM همیشه بهتر از OFDM برای ویدیوهای تلفن همراه است؟

پاسخ: خیر. COFDM اغلب برای ویدیوهای موبایلی که تداوم حیاتی هستند مناسب است، در حالی که OFDM پهنای باند ممکن است مسیرهای کنترل شده ای را که به ظرفیت دو جهته بالاتر، MIMO، اولویت بندی ترافیک یا چندین سرویس IP نیاز دارند، بهتر ارائه دهد.

س: فاصله نگهبانی چگونه بر انتقال ویدیوی بی سیم تأثیر می گذارد؟

پاسخ: فاصله نگهبانی طولانی‌تر تحمل سیگنال‌های چندمسیره تاخیری را افزایش می‌دهد، اما ظرفیت داده قابل استفاده را کاهش می‌دهد، بنابراین باید شرایط کانال را در برابر میزان بیت ویدئوی مورد نیاز متعادل کند.

س: قبل از انتخاب لینک ویدیویی موبایل چه چیزی باید تست شود؟

پاسخ: هر دو سیستم را در مسیر واقعی با استفاده از آنتن‌های نهایی، سرعت عملیات، تنظیمات ویدئو، و فرکانس آزمایش کنید، در حالی که انجماد، زمان بازیابی، تأخیر و کیفیت تصویر قابل استفاده را اندازه‌گیری می‌کنید.