懸崖效應

懸崖效應（英語：Cliff Effect），或磚牆效應（Brickwall Effect），在電信領域是指數位訊號接收的突然損失現象。與模擬信號不同，在信號強度降低、電磁干擾增加或多徑增加時，模擬信號的接收質量逐漸降低；相反，數位訊號或是完全可接收、或是完全不可接收的。在數位訊號的接收質量-信號質量圖像中，曲線像是“跌下了懸崖”，突然衰減，而不是一個逐漸衰減的過程。

該術語在經濟學也指一個與相關的現象。

基本介紹

• 中文名：懸崖效應
• 外文名：Cliff Effect

背景

由於無線信道頻寬資源非常有限，隨著移動視頻需求的增加，用戶對頻寬的需求也在增加，在某些情況下，可能會導致傳輸過程中出現擁擠阻塞。比如，有一個非常熱的視頻源，很多用戶都去點擊觀看。在無線環境下，由於無線資源的限制，發射機為了節省資源，通常以一個用戶可以接受的視頻質量為標準的碼流廣播給用戶。這最終導致了一個問題，即信道質量好的用戶無法收看到高質量的視頻，反而下降為與信道最差用戶同等的視頻接收質量，這是信道較好的無線用戶所無法接受的。為了解決上面遇到的問題，傳統的編碼採用分層的編碼方案，即編碼層分為基本層和加強層。一般來說，基本層包含有解碼視頻所需要最少的信息量，當然，此情況下解碼視頻質量的效果也是一般的。加強層包含額外的視頻信息，主要用於提升具有較好信噪比的接收機解碼出的視頻質量。對於信道質量一般的用戶，只能接收和解碼基本層的視頻信息，獲得一般效果的視頻質量。然而，對於信道質量較好的用戶來說，除了接收基本層的信息外，還可以接收增強層的信息，從而提升了解碼視頻的質量。在傳統的有線信道下，採用述方案是有效的。對於無線視頻來說，信道是共享的，即增強層和基本層共享信道，無論增加哪一層的頻寬，都會影響另一層的頻寬資源，所以當在無線信道下傳輸視頻的時候，必須權衡各層的編碼參數。此外，採用分層編碼是在假設發射機已知信道的情況下進行編碼，並且碼率是提前已知設定的，然後再進行視頻傳輸。由於無線信道的時變性和移動終端的移動性，無法確切知道信道的參數，因此傳統的編碼在無線傳輸環境下缺乏可伸縮性。

對於無線視頻業務，一個典型的套用場景就是向某區域內的用戶播放熱點視頻內容（比如一場世界盃足球賽，一部電視劇《武媚娘傳奇》等等）。實際通信系統的頻寬資源常常是有限的，而且非常稀缺珍貴，運營商希望通過廣播的形式向觀看同一視頻內容的用戶傳送視頻資源，以達到節省頻寬的的。然而，由傳統視頻編碼存在“懸崖效應”，以現有的技術進行視頻廣播所達到的效果並不令人滿意。所謂的“懸崖效應”，就是指在傳送端選定一個傳輸速率後，接收端的信道質量存在一個門限，當接收信道信噪比低於這個門限的時候，它就無法可靠的恢復出傳送端發來的數掘，造成接收視頻質量急劇卜降，甚至視頻不可解碼（此時誤碼率超過了解碼器所能允的誤碼範圍，導致誤碼擴散）。而，在接收信噪比高於門限值的範圍內，隨著信噪比的增加，視頻接收質貴也並沒有獲得較大的提升。因此，當採用中播的怙況卜，在向某地的用廣傳送視頻廣播，傳送端的速率就要受限於這錢用廣十信道設差的那一個。此對應，無論其他用廣條件信道有多好，其所獲得的視頻質都足與信道條件銀差的那個用戶相一致，這樣才能保證所有用廣能正常接收。這種缺乏仲縮性的設汁然不能被用廣所接受的。

無線視頻組播的懸崖效應

無線視頻組播是無線區域網路中的關鍵套用之一，但傳統無線視頻組播中存在“懸崖效應”問題仍是阻礙無線視頻組播發展的關鍵問題。

為了克服“懸崖效應”，學術界提出了許多解決方案，比較典型的是分級視頻編碼方案及各種混合數字調製方案。但是，這些方案仍然是數字視頻編碼傳輸方案，它們僅能減弱“懸崖效應”問題而並不能解決徹底解決它。近年來，提出了一種不進行量化、熵編碼操作的純模擬傳輸的視頻組播方案Softcast。Softcast通過為不同信號塊分配不同的功率保護來保證抗造性能及視頻質量，且這種基於模擬編碼與傳輸的視頻組播方案可完全避免數字視頻組播中的“懸崖效應”問題。但是，與其他經典的數字視頻編碼方案相比，Softcast在信道條件較差時的性能並不理想。

為克服視頻組播中的“懸崖效應”問題並進一步提高視頻質量，提出了一種混合數模視頻組播方案。在所提出的方案中，採用H.264\AVC對視頻信號進行編碼，而H.264\AVC編碼的量化殘差信息則採用Softcast進行編碼。然後將編碼後的數位訊號和編碼後的模擬信號映射到同一個星座圖上並將混合信號組播給接收用戶組。此外，通過設計有效的功率分配算法並對參數進行合理設計，所提出的方案可最大化模擬增益並為所有接收用戶提供一個基本的數字視頻保證。

由於MIMO信道可被分解為多個具有不同信道增益的獨立子信道，因而MIMO中的視頻傳輸則可看看做是對多天線接收端的視頻組播。而且由於各子信道增益不同，不同子信道需採用不同碼率對信號進行信道編碼，這同樣可以認為是“懸崖效應”問題。因此，同樣被用於解決中的“懸崖效應”問題，並變形為。同樣是一種純模擬型號的視頻編碼傳輸方案，但它在進行不等誤差保護時綜合考慮了信源與信道條件。同樣地，我們基於提出了中的混合數模視頻傳輸方案來克服中的“懸崖效應”問題，並設計了中新的功率分配算法及對應參數，來提高視頻傳輸質量。

廣播中的懸崖效應

數位電視

數位電視廣播也有“懸崖效應”，即接收地點離發射台愈遠時，接收信號就愈弱，因數字量化加上畫面比特率不夠高會產生馬賽克現象，遇到接收不良時會出現起格、定格甚至沒有信號的情況。

數字無線電

混合數字模式電台廣播，僅在美國正式使用，是一個被設計為有模擬回退的系統。接收機被設計為立即將信號切換為模擬信號，在數字上喪失“鎖”，但要調諧站在混合數字模式運行。在未來的全數字模式中，是沒有模擬信號回退到數字懸崖的邊緣。這僅適用於主管道的同時聯播，而不是任何信道，因為他們沒有什麼可回退到。電台的廣播工程師必須確保音頻信號在模擬和數位訊號之間同步，不然懸崖效應仍將導致廣播節目稍向前或向後的波動。

手機中的懸崖效應

在行動電話上也可以聽到懸崖效應，其中一方或雙方可能會分手，可能導致通話中斷。 其他形式的數字廣播也受此影響。

經濟學中的懸崖效應

在經濟學中，懸崖效應是一種正向反饋循環，主要用於描述對銀行投資組合進行信用風險評估時，降低單個證券的信用評級而可能導致的一系列不成比例（放大）的連鎖效應。例如，信用評級機構預期銀行某項投資的信用風險上升，就會下調對其信用評級，結果導致銀行為達到國家規定的資本要求，將面臨額外的資本籌集費用。尤其在次貸危機期間，由於多數投資的評級大幅下降，銀行不得不補充大量資本，銀行在最需要用資本來應對高額損失的時期，還要承擔更高的籌資費用，將導致銀行財務狀況的進一步惡化，信用評級因此會繼續下降，從而進入一種惡性循環。將這種由外部評級引發的親周期性現象稱為懸崖效應。