悬崖效应

数字信号接收的突然损失现象

悬崖效应（英语：Cliff Effect），或砖墙效应（Brickwall Effect），在电信领域是指数字信号接收的突然损失现象。与模拟信号不同，在信号强度降低、电磁干扰增加或多径增加时，模拟信号的接收质量逐渐降低；相反，数字信号或是完全可接收、或是完全不可接收的。在数字信号的接收质量-信号质量图像中，曲线像是“跌下了悬崖”，突然衰减，而不是一个逐渐衰减的过程。

背景

由于无线信道带宽资源非常有限，随着移动视频需求的增加，用户对带宽的需求也在增加，在某些情况下，可能会导致传输过程中出现拥挤阻塞。比如，有一个非常热的视频源，很多用户都去点击观看。在无线环境下，由于无线资源的限制，发射机为了节省资源，通常以一个用户可以接受的视频质量为标准的码流广播给用户。这最终导致了一个问题，即信道质量好的用户无法收看到高质量的视频，反而下降为与信道最差用户同等的视频接收质量，这是信道较好的无线用户所无法接受的。为了解决上面遇到的问题，传统的编码采用分层的编码方案，即编码层分为基本层和加强层。一般来说，基本层包含有解码视频所需要最少的信息量，当然，此情况下解码视频质量的效果也是一般的。加强层包含额外的视频信息，主要用于提升具有较好信噪比的接收机解码出的视频质量。对于信道质量一般的用户，只能接收和解码基本层的视频信息，获得一般效果的视频质量。然而，对于信道质量较好的用户来说，除了接收基本层的信息外，还可以接收增强层的信息，从而提升了解码视频的质量。在传统的有线信道下，采用述方案是有效的。对于无线视频来说，信道是共享的，即增强层和基本层共享信道，无论增加哪一层的带宽，都会影响另一层的带宽资源，所以当在无线信道下传输视频的时候，必须权衡各层的编码参数。此外，采用分层编码是在假设发射机已知信道的情况下进行编码，并且码率是提前已知设定的，然后再进行视频传输。由于无线信道的时变性和移动终端的移动性，无法确切知道信道的参数，因此传统的编码在无线传输环境下缺乏可伸缩性。

对于无线视频业务，一个典型的应用场景就是向某区域内的用户播放热点视频内容（比如一场世界杯足球赛，一部电视剧《武媚娘传奇》等等）。实际通信系统的带宽资源常常是有限的，而且非常稀缺珍贵，运营商希望通过广播的形式向观看同一视频内容的用户发送视频资源，以达到节省带宽的的。然而，由传统视频编码存在“悬崖效应”，以现有的技术进行视频广播所达到的效果并不令人满意。所谓的“悬崖效应”，就是指在发送端选定一个传输速率后，接收端的信道质量存在一个门限，当接收信道信噪比低于这个门限的时候，它就无法可靠的恢复出发送端发来的数掘，造成接收视频质量急剧卜降，甚至视频不可译码（此时误码率超过了译码器所能允的误码范围，导致误码扩散）。而，在接收信噪比高于门限值的范围内，随着信噪比的增加，视频接收质贵也并没有获得较大的提升。因此，当采用中播的怙况卜，在向某地的用广发送视频广播，发送端的速率就要受限于这钱用广十信道设差的那一个。此对应，无论其他用广条件信道有多好，其所获得的视频质都足与信道条件银差的那个用户相一致，这样才能保证所有用广能正常接收。这种缺乏仲缩性的设汁然不能被用广所接受的。

无线视频组播

无线视频组播是无线局域网中的关键应用之一，但传统无线视频组播中存在“悬崖效应”问题仍是阻碍无线视频组播发展的关键问题。

为了克服“悬崖效应”，学术界提出了许多解决方案，比较典型的是分级视频编码方案及各种混合数字调制方案。但是，这些方案仍然是数字视频编码传输方案，它们仅能减弱“悬崖效应”问题而并不能解决彻底解决它。近年来，提出了一种不进行量化、熵编码操作的纯模拟传输的视频组播方案Softcast。Softcast通过为不同信号块分配不同的功率保护来保证抗造性能及视频质量，且这种基于模拟编码与传输的视频组播方案可完全避免数字视频组播中的“悬崖效应”问题。但是，与其他经典的数字视频编码方案相比，Softcast在信道条件较差时的性能并不理想。

由于MIMO信道可被分解为多个具有不同信道增益的独立子信道，因而MIMO中的视频传输则可看看做是对多天线接收端的视频组播。而且由于各子信道增益不同，不同子信道需采用不同码率对信号进行信道编码，这同样可以认为是“悬崖效应”问题。因此，同样被用于解决中的“悬崖效应”问题，并变形为。同样是一种纯模拟型号的视频编码传输方案，但它在进行不等误差保护时综合考虑了信源与信道条件。同样地，我们基于提出了中的混合数模视频传输方案来克服中的“悬崖效应”问题，并设计了中新的功率分配算法及对应参数，来提高视频传输质量。

广播

数字电视

数字电视广播也有“悬崖效应”，即接收地点离发射台愈远时，接收信号就愈弱，因数字量化加上画面比特率不够高会产生马赛克现象，遇到接收不良时会出现起格、定格甚至没有信号的情况。

数字无线电

混合数字模式电台广播，仅在美国正式使用，是一个被设计为有模拟回退的系统。接收机被设计为立即将信号切换为模拟信号，在数字上丧失“锁”，但要调谐站在混合数字模式运行。在未来的全数字模式中，是没有模拟信号回退到数字悬崖的边缘。这仅适用于主管道的同时联播，而不是任何信道，因为他们没有什么可回退到。电台的广播工程师必须确保音频信号在模拟和数字信号之间同步，不然悬崖效应仍将导致广播节目稍向前或向后的波动。

手机

在移动电话上也可以听到悬崖效应，其中一方或双方可能会分手，可能导致通话中断。其他形式的数字广播也受此影响。

经济学

在经济学中，悬崖效应是一种正向反馈循环，主要用于描述对银行投资组合进行信用风险评估时，降低单个证券的信用评级而可能导致的一系列不成比例（放大）的连锁效应。例如，信用评级机构预期银行某项投资的信用风险上升，就会下调对其信用评级，结果导致银行为达到国家规定的资本要求，将面临额外的资本筹集费用。尤其在次贷危机期间，由于多数投资的评级大幅下降，银行不得不补充大量资本，银行在最需要用资本来应对高额损失的时期，还要承担更高的筹资费用，将导致银行财务状况的进一步恶化，信用评级因此会继续下降，从而进入一种恶性循环。将这种由外部评级引发的亲周期性现象称为悬崖效应。

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