如何选择数字电视前端接收芯片

在数字电视相关技术中，接收机的设计技术难度高，而能否实现高质量的接收性能又直接影响到数字电视终端节目显示的效果。那么，如何选择一款具有良好接收性能的数字电视解调芯片呢？这需要进行系统地评估以确定最佳解决方案。在下文中作者将从数字电视地面广播系统的特点、接收机中降低干扰的常见电路和ATSC地面接收机的测试方法等方面来进行阐述，希望能为数字电视生产厂商提供一些参考，以便更系统性地选择高质量的解调解码芯片。

数字电视地面广播系统的特点

真正的数字电视广播是指图像和声音都经过数字压缩后，通过数字的方式在信道上传播的电视广播。数字电视广播又分为卫星数字电视广播、有线数字电视广播和地面(无线)数字电视广播。目前已经大规模应用的地面数字电视广播有ATSC和DVB-T两种模式。ATSC主要应用在北美和韩国，DVB-T主要应用在欧洲、大洋洲和中国的台湾地区。中国国内也有部分DVB-T广播。除了ATSC和DVB-T之外，另外还有已经制定的日本ISDB-T和中国正在制定的地面广播标准。

地面数字电视广播系统包括节目制作、信源(节目包括图象和伴音)压缩编码、信道编码和调制、发射天线、信道(主要是空气)传播、接收天线、接收解调和纠错、信源解压和终端显示。在现有的ATSC和DVB-T系统中，图象压缩编码都是采用MPEG-2。ATSC中的伴音采用AC3，但DVB-T中的伴音则采用MPEG-2。

和传统的模拟电视广播相比，数字电视广播的一大特点是它的“数字效应”，也就是说接收效果要么很好，要么就收不到，中间几乎没有过渡带。一般模拟电视广播中常见的重影和雪花点在数字电视广播中是看不到的。数字电视接收机中有专门的消重影和消雪花电路来保证接收数字信号的完整性。从而使MPEG层的误码率达到MPEG-2解码所能容许的范围以内。如果信道中的重影和雪花超过了接收机的能力，则接收到的MPEG-2码流会包含大量的误码，从而引起MPEG-2解压失效，这时就没有图像和伴音了。

与卫星和有线数字电视广播不同，数字电视地面广播的信道主要是近地大气层。因此数字电视广播的另一大特点是接收到的信号会包含大量的反射波和随机干扰。而反射波又包括静态反射波和动态反射波。静态反射波主要包括由周围建筑物引起的反射波，周围地面、水面和山体的反射波。周围建筑的反射波在时间延迟上呈离散分布，这是因为建筑物相对于电磁波的传播空间来说是很小的，而周围地面、水面和山体的反射波则呈连续分布。

地面数字电视接收机中的常见干扰处理电路

在模拟电视的图像中，反射波表现为重影，而随机干扰则表现为雪花点。还有一些干扰，如单频干扰表现为网格，非线性干扰则表现为斜条。而在数字电视接收机中，所有这些干扰都反映在接收机的误码率上。现在所有的地面数字电视接收机中都有专门的电路来减小这些干扰对误码率的影响。在ATSC和DVB-T中，各种干扰的影响是不一样的。下面以ATSC为例探讨一些常见的电路。

1. 消回波电路

一般的ATSC接收机都用自适应判决反馈均衡器来实现消回波电路。一个好的消回波电路应该具有跟踪响应时间快、回波覆盖范围大、自适应噪声低的特点。

自适应判决反馈均衡器由前向均衡部分和判决反馈均衡部分组成。要实现好的消回波性能，该判决反馈均衡器必需有足够多的抽头系数，尤其要有足够多的前向均衡抽头系数。因为只有这样才可以充分利用天线所接收到的所有回波的能量，以提高接收机信噪比，而不只是把回波抵消掉。

但是，单纯增加均衡器抽头系数并不能解决全部问题。一方面，如果抽头系数多了，均衡器的自适应跟踪性能会下降，以至于跟不上动态回波的变化而严重影响接收机在实际应用中的性能；另一方面，如果抽头系数多了，后均衡器由自适应调整引起的内部噪声会变大，从而影响接收机的信噪比。当然抽头系数多也会增加接收机的成本。多重因素的矛盾需求决定了消回波电路是ATSC接收机中大量技术创新的部分。

早期ATSC接收机的设计中采用稀疏抽头自适应判决反馈均衡器来降低成本和自适应噪声。稀疏抽头自适应判决反馈均衡器的基本原理是只在那些真正有回波的时延位配置抽头，而其他的位置不配置。设计者希望真正需要配置抽头的位置不多(因而得名稀疏抽头)，这样既降低了成本，又降低了自适应噪声。

显然，这需要假定回波是静态或者变化十分缓慢和离散的。而我们知道，真正的静态离散回波在实际应用中是不存在的。稀疏抽头自适应判决反馈均衡器在实际应用中并不理想。它一方面需要大量的电路来检测回波的变化，以便及时变更抽头配置；另一方面，不精密的抽头配置和频繁的更换引起的噪声也降低了接收机的性能。

在消回波电路设计中的另一点考虑是所谓的前向回波(PRE-ECHO)和后向回波(POST-ECHO)。这是以信道冲击响应的最大能量点为参考点的，比最大点来得早的回波是前向回波，来得晚的是后向回波。因为电磁波能量的传播随着距离增加而衰落，而来的早的回波比来的晚的回波经过的距离短，所以信道冲击响应的最大能量点在整个信道冲击响应中是比较靠前的。也就是说前向回波会比后向回波短。这一点在均衡器设计中要做相应的考虑，盲目增加前向回波范围而不增加对应的后向回波范围，虽然在实验室中可以测试出好效果，但在实际应用中是不会取得好效果的。