如何選擇數字電視前端接收芯片

在數字電視相關(guān)技術(shù)中，接收機的設計技術(shù)難度高，而能否實(shí)現高質(zhì)量的接收性能又直接影響到數字電視終端節目顯示的效果。那么，如何選擇一款具有良好接收性能的數字電視解調芯片呢？這需要進(jìn)行系統地評估以確定最佳解決方案。在下文中作者將從數字電視地面廣播系統的特點(diǎn)、接收機中降低干擾的常見(jiàn)電路和ATSC地面接收機的測試方法等方面來(lái)進(jìn)行闡述，希望能為數字電視生產(chǎn)廠(chǎng)商提供一些參考，以便更系統性地選擇高質(zhì)量的解調解碼芯片。

數字電視地面廣播系統的特點(diǎn)

真正的數字電視廣播是指圖像和聲音都經(jīng)過(guò)數字壓縮后，通過(guò)數字的方式在信道上傳播的電視廣播。數字電視廣播又分為衛星數字電視廣播、有線(xiàn)數字電視廣播和地面(無(wú)線(xiàn))數字電視廣播。目前已經(jīng)大規模應用的地面數字電視廣播有ATSC和DVB-T兩種模式。ATSC主要應用在北美和韓國，DVB-T主要應用在歐洲、大洋洲和中國的臺灣地區。中國國內也有部分DVB-T廣播。除了ATSC和DVB-T之外，另外還有已經(jīng)制定的日本ISDB-T和中國正在制定的地面廣播標準。

地面數字電視廣播系統包括節目制作、信源(節目包括圖象和伴音)壓縮編碼、信道編碼和調制、發(fā)射天線(xiàn)、信道(主要是空氣)傳播、接收天線(xiàn)、接收解調和糾錯、信源解壓和終端顯示。在現有的ATSC和DVB-T系統中，圖象壓縮編碼都是采用MPEG-2。ATSC中的伴音采用AC3，但DVB-T中的伴音則采用MPEG-2。

和傳統的模擬電視廣播相比，數字電視廣播的一大特點(diǎn)是它的“數字效應”，也就是說(shuō)接收效果要么很好，要么就收不到，中間幾乎沒(méi)有過(guò)渡帶。一般模擬電視廣播中常見(jiàn)的重影和雪花點(diǎn)在數字電視廣播中是看不到的。數字電視接收機中有專(zhuān)門(mén)的消重影和消雪花電路來(lái)保證接收數字信號的完整性。從而使MPEG層的誤碼率達到MPEG-2解碼所能容許的范圍以?xún)?。如果信道中的重影和雪花超過(guò)了接收機的能力，則接收到的MPEG-2碼流會(huì )包含大量的誤碼，從而引起MPEG-2解壓失效，這時(shí)就沒(méi)有圖像和伴音了。

與衛星和有線(xiàn)數字電視廣播不同，數字電視地面廣播的信道主要是近地大氣層。因此數字電視廣播的另一大特點(diǎn)是接收到的信號會(huì )包含大量的反射波和隨機干擾。而反射波又包括靜態(tài)反射波和動(dòng)態(tài)反射波。靜態(tài)反射波主要包括由周?chē)ㄖ镆鸬姆瓷洳?，周?chē)孛?、水面和山體的反射波。周?chē)ㄖ姆瓷洳ㄔ跁r(shí)間延遲上呈離散分布，這是因為建筑物相對于電磁波的傳播空間來(lái)說(shuō)是很小的，而周?chē)孛?、水面和山體的反射波則呈連續分布。

地面數字電視接收機中的常見(jiàn)干擾處理電路

在模擬電視的圖像中，反射波表現為重影，而隨機干擾則表現為雪花點(diǎn)。還有一些干擾，如單頻干擾表現為網(wǎng)格，非線(xiàn)性干擾則表現為斜條。而在數字電視接收機中，所有這些干擾都反映在接收機的誤碼率上?，F在所有的地面數字電視接收機中都有專(zhuān)門(mén)的電路來(lái)減小這些干擾對誤碼率的影響。在A(yíng)TSC和DVB-T中，各種干擾的影響是不一樣的。下面以ATSC為例探討一些常見(jiàn)的電路。

1. 消回波電路

一般的ATSC接收機都用自適應判決反饋均衡器來(lái)實(shí)現消回波電路。一個(gè)好的消回波電路應該具有跟蹤響應時(shí)間快、回波覆蓋范圍大、自適應噪聲低的特點(diǎn)。

自適應判決反饋均衡器由前向均衡部分和判決反饋均衡部分組成。要實(shí)現好的消回波性能，該判決反饋均衡器必需有足夠多的抽頭系數，尤其要有足夠多的前向均衡抽頭系數。因為只有這樣才可以充分利用天線(xiàn)所接收到的所有回波的能量，以提高接收機信噪比，而不只是把回波抵消掉。

但是，單純增加均衡器抽頭系數并不能解決全部問(wèn)題。一方面，如果抽頭系數多了，均衡器的自適應跟蹤性能會(huì )下降，以至于跟不上動(dòng)態(tài)回波的變化而嚴重影響接收機在實(shí)際應用中的性能；另一方面，如果抽頭系數多了，后均衡器由自適應調整引起的內部噪聲會(huì )變大，從而影響接收機的信噪比。當然抽頭系數多也會(huì )增加接收機的成本。多重因素的矛盾需求決定了消回波電路是ATSC接收機中大量技術(shù)創(chuàng )新的部分。

早期A(yíng)TSC接收機的設計中采用稀疏抽頭自適應判決反饋均衡器來(lái)降低成本和自適應噪聲。稀疏抽頭自適應判決反饋均衡器的基本原理是只在那些真正有回波的時(shí)延位配置抽頭，而其他的位置不配置。設計者希望真正需要配置抽頭的位置不多(因而得名稀疏抽頭)，這樣既降低了成本，又降低了自適應噪聲。

顯然，這需要假定回波是靜態(tài)或者變化十分緩慢和離散的。而我們知道，真正的靜態(tài)離散回波在實(shí)際應用中是不存在的。稀疏抽頭自適應判決反饋均衡器在實(shí)際應用中并不理想。它一方面需要大量的電路來(lái)檢測回波的變化，以便及時(shí)變更抽頭配置；另一方面，不精密的抽頭配置和頻繁的更換引起的噪聲也降低了接收機的性能。

在消回波電路設計中的另一點(diǎn)考慮是所謂的前向回波(PRE-ECHO)和后向回波(POST-ECHO)。這是以信道沖擊響應的最大能量點(diǎn)為參考點(diǎn)的，比最大點(diǎn)來(lái)得早的回波是前向回波，來(lái)得晚的是后向回波。因為電磁波能量的傳播隨著(zhù)距離增加而衰落，而來(lái)的早的回波比來(lái)的晚的回波經(jīng)過(guò)的距離短，所以信道沖擊響應的最大能量點(diǎn)在整個(gè)信道沖擊響應中是比較靠前的。也就是說(shuō)前向回波會(huì )比后向回波短。這一點(diǎn)在均衡器設計中要做相應的考慮，盲目增加前向回波范圍而不增加對應的后向回波范圍，雖然在實(shí)驗室中可以測試出好效果，但在實(shí)際應用中是不會(huì )取得好效果的。