如何選擇數(shù)字電視前端接收芯片

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

數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)的特點

真正的數(shù)字電視廣播是指圖像和聲音都經(jīng)過數(shù)字壓縮后，通過數(shù)字的方式在信道上傳播的電視廣播。數(shù)字電視廣播又分為衛(wèi)星數(shù)字電視廣播、有線數(shù)字電視廣播和地面(無線)數(shù)字電視廣播。目前已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用的地面數(shù)字電視廣播有ATSC和DVB-T兩種模式。ATSC主要應(yīng)用在北美和韓國，DVB-T主要應(yīng)用在歐洲、大洋洲和中國的臺灣地區(qū)。中國國內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)。

地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)包括節(jié)目制作、信源(節(jié)目包括圖象和伴音)壓縮編碼、信道編碼和調(diào)制、發(fā)射天線、信道(主要是空氣)傳播、接收天線、接收解調(diào)和糾錯、信源解壓和終端顯示。在現(xiàn)有的ATSC和DVB-T系統(tǒng)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(tǒng)的模擬電視廣播相比，數(shù)字電視廣播的一大特點是它的“數(shù)字效應(yīng)”，也就是說接收效果要么很好，要么就收不到，中間幾乎沒有過渡帶。一般模擬電視廣播中常見的重影和雪花點在數(shù)字電視廣播中是看不到的。數(shù)字電視接收機(jī)中有專門的消重影和消雪花電路來保證接收數(shù)字信號的完整性。從而使MPEG層的誤碼率達(dá)到MPEG-2解碼所能容許的范圍以內(nèi)。如果信道中的重影和雪花超過了接收機(jī)的能力，則接收到的MPEG-2碼流會包含大量的誤碼，從而引起MPEG-2解壓失效，這時就沒有圖像和伴音了。

與衛(wèi)星和有線數(shù)字電視廣播不同，數(shù)字電視地面廣播的信道主要是近地大氣層。因此數(shù)字電視廣播的另一大特點是接收到的信號會包含大量的反射波和隨機(jī)干擾。而反射波又包括靜態(tài)反射波和動態(tài)反射波。靜態(tài)反射波主要包括由周圍建筑物引起的反射波，周圍地面、水面和山體的反射波。周圍建筑的反射波在時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說是很小的，而周圍地面、水面和山體的反射波則呈連續(xù)分布。

地面數(shù)字電視接收機(jī)中的常見干擾處理電路

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

1. 消回波電路

一般的ATSC接收機(jī)都用自適應(yīng)判決反饋均衡器來實現(xiàn)消回波電路。一個好的消回波電路應(yīng)該具有跟蹤響應(yīng)時間快、回波覆蓋范圍大、自適應(yīng)噪聲低的特點。

自適應(yīng)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。要實現(xiàn)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(shù)，尤其要有足夠多的前向均衡抽頭系數(shù)。因為只有這樣才可以充分利用天線所接收到的所有回波的能量，以提高接收機(jī)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(shù)并不能解決全部問題。一方面，如果抽頭系數(shù)多了，均衡器的自適應(yīng)跟蹤性能會下降，以至于跟不上動態(tài)回波的變化而嚴(yán)重影響接收機(jī)在實際應(yīng)用中的性能；另一方面，如果抽頭系數(shù)多了，后均衡器由自適應(yīng)調(diào)整引起的內(nèi)部噪聲會變大，從而影響接收機(jī)的信噪比。當(dāng)然抽頭系數(shù)多也會增加接收機(jī)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(jī)中大量技術(shù)創(chuàng)新的部分。

早期ATSC接收機(jī)的設(shè)計中采用稀疏抽頭自適應(yīng)判決反饋均衡器來降低成本和自適應(yīng)噪聲。稀疏抽頭自適應(yīng)判決反饋均衡器的基本原理是只在那些真正有回波的時延位配置抽頭，而其他的位置不配置。設(shè)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(yīng)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)離散回波在實際應(yīng)用中是不存在的。稀疏抽頭自適應(yīng)判決反饋均衡器在實際應(yīng)用中并不理想。它一方面需要大量的電路來檢測回波的變化，以便及時變更抽頭配置；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(jī)的性能。

在消回波電路設(shè)計中的另一點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(yīng)的最大能量點為參考點的，比最大點來得早的回波是前向回波，來得晚的是后向回波。因為電磁波能量的傳播隨著距離增加而衰落，而來的早的回波比來的晚的回波經(jīng)過的距離短，所以信道沖擊響應(yīng)的最大能量點在整個信道沖擊響應(yīng)中是比較靠前的。也就是說前向回波會比后向回波短。這一點在均衡器設(shè)計中要做相應(yīng)的考慮，盲目增加前向回波范圍而不增加對應(yīng)的后向回波范圍，雖然在實驗室中可以測試出好效果，但在實際應(yīng)用中是不會取得好效果的。