在數字電視相關技術中，接收機的設計技術難度高，而能否實現高質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？這需要進行系統地評估以確定解決方案。在下文中作者將從數字電視地面廣播系統的特點、接收機中降低干擾的常見電路和ATSC地面接收機的測試方法等方面來進行闡述，希望能為數字電視生產廠商提供一些參考，以便更系統性地選擇高質量的解調解碼芯片。
數字電視地面廣播系統的特點
真正的數字電視廣播是指圖像和聲音都經過數字壓縮后，通過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、有線數字電視廣播和地面(無線)數字電視廣播。目前已經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、發射天線、信道(主要是空氣)傳播、接收天線、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MPEG2。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是它的“數字效應”，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字電視廣播中是看不到的。數字電視接收機中有專門的消重影和消雪花電路來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內。如果信道中的重影和雪花超過了接收機的能力，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。
與衛星和有線數字電視廣播不同，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是接收到的信號會包含大量的反射波和隨機干擾。而反射波又包括靜態反射波和動態反射波。靜態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分布。
圖：ATSC數字電視地面廣播接收器架構。
動態反射波通常是周圍運動物體產生的，例如附近的汽車、火車、飛機等。如果采用室內天線，則還包括附近走動的人和其它動物等。即使在通常的靜態反射波情況下，反射波也不是穩定的。反射波一方面受空氣熱擾動的影響，另一方面接收天線受風的吹動也使得反射波的強度和相位受到影響，所以說真正靜止穩定的反射波模型在實際應用中是不存在的。
地面數字電視接收機中的常見干擾處理電路
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。還有一些干擾，如單頻干擾表現為網格，非線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。現在所有的地面數字電視接收機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接收機都用自適應判決反饋均衡器來實現消回波電路。一個好的消回波電路應該具有跟蹤響應時間快、回波覆蓋范圍大、自適應噪聲低的特點。
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題。一方面，如果抽頭系數多了，均衡器的自適應跟蹤性能會下降，以至于跟不上動態回波的變化而嚴重影響接收機在實際應用中的性能；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變大，從而影響接收機的信噪比。當然抽頭系數多也會增加接收機的成本。多重因素的矛盾需求決定了消回波電路是ATSC接收機中大量技術創新的部分。
早期ATSC接收機的設計中采用稀疏抽頭自適應判決反饋均衡器來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或者變化十分緩慢和離散的。而我們知道，真正的靜態離散回波在實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際應用中并不理想。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的性能。
在消回波電路設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的能量點為參考點的，比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過的距離短，所以信道沖擊響應的能量點在整個信道沖擊響應中是比較靠前的。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，雖然在實驗室中可以測試出好效果，但在實際應用中是不會取得好效果的。
2. 消噪聲電路
接收機中的噪聲一方面源自熱噪聲，另一方面源自接收機內部噪聲。接收機內部噪聲又包括量化噪聲、均衡器的自適應噪聲，鎖相環(PLL)的剩余噪聲等等。對熱噪聲只能用濾波的辦法使之減少。量化噪聲可以通過提高接收機模數轉換(ADC)的精度和內部運算精度來改善。鎖相環(PLL)的剩余噪聲可以利用動態參數鎖相環的技術來降低。
3. 消干擾電路
ATSC接收機的干擾主要是鄰頻和同頻的NTSC和ATSC干擾。尤其以鄰頻NTSC干擾為嚴重。這是因為下頻道的伴音載頻離有用信號只有0.25MHz，而上頻道的圖像載頻離有用信號只有1.25MHz。這就要求接收機有經過良好設計的濾波電路和剩余窄頻干擾消除電路。干擾信號有時比有用信號大得多，所以要求接收機有大的動態范圍。增加接收機模數轉換的精度有利于提高接收機的動態范圍。
4. 抗相位抖動電路
相位抖動多為調諧器受外界干擾而產生。的干擾來自供電回路。所以相位抖動的頻率大多為供電頻率的倍數。在美國，相位抖動的頻率多為60HZ或120HZ。其它引起相位抖動的因素包括傳播介質的變化和天線的抖動。但這些因素引起的相位抖動頻率要低得多。傳統的抗相位抖動的方法是在自適應判決反饋均衡器后面加相位跟蹤器。這種辦法沒有去掉相位抖動對自適應判決反饋均衡器的影響。更好的辦法是在自適應判決反饋均衡器前將相位抖動的影響去掉，這樣，均衡器將可以更好地對信道回波進行均衡。
一個具備良好的抗相位抖動能力的接收機可以在一定程度上降低整機設計時的工藝要求。同時也可以減輕對調諧器的要求，從而降低成本并提高整機的穩定性。
ATSC接收機的測試方法
可以看出，一個好的地面數字電視接收機應該有合理的回波消除范圍，以及較大的白噪聲容忍度和良好的抗干擾能力。那么，如何測試和評估一個接收機的性能呢？
ATSC委員會對ATSC接收機的性能有一個規范標準A/74，該標準主要描述接收機的靜態性能。接收機的動態性能是很難描述的，到目前為止并沒有一個公認的標準。接收機的靜態性能可以用羅德施瓦茨公司的SFQ來測試，SFQ可以測試接收機的信噪比。一般的接收機都可以在2.5*10-4包誤碼率情況下達到15.5dB，好的接收機可以達到15.3dB以下。
SFQ還可以測試不超過5個點的離散靜態和動態回波。不過，SFQ的動態回波只是在固定的回波時延上加上不同的相位，而不是真正意義上的動態回波，真正的動態回波的時延和相位都是可變的。需要指出的是，羅德施瓦茨公司的SFU已經具備了測量離散動態回波(包括時延和相位)的能力。而市面上還沒有好的商用儀器可以測試連續回波，原因之一是這類回波并沒有很好的模型可以描述。
通常廠家只給出單個回波的前向和后向時延測試結果，這在實際應用中沒有太大意義，因為幾乎沒有任何情況下的回波是單個的。測量接收機能夠同時處理的兩個回波的時延差，可以更好地了解接收機對靜態離散回波的處理能力。一般好的接收機能夠處理的時延差可以達到50微秒以上。
對于消干擾電路的測試主要基于對鄰頻干擾和同頻干擾的測試。其中又分為數字鄰頻干擾、同頻干擾和模擬鄰頻干擾、同頻干擾。一般可以用SFQ再加另一臺數字或模擬電視信號發生器和一個混合電路。不過要精確地控制和測量混和信號中有用信號和干擾信號的功率并不是一件容易的事。一般的ATSC接收機應可以做到40dB以上的抗鄰頻干擾能力和抗-15dB數字2dB模擬同頻干擾能力。羅德施瓦茨公司的SFU在這方面有很大改善。
考慮到真正的靜態模型在實際應用中是不存在的，所以上面談到的靜態測試結果不一定就與實際用戶經驗有一一對應關系。也就是說，靜態測試性能好的接收機不一定在實際應用中就有好的表現。正是考慮到這一點，人們常用ATSC RF測試集來評價ATSC接收機的性能。ATSC RF測試集是由ATSC標準制定委員會記錄的，由不同廠家用不同天線在美國不同地點實地采集到的ATSC數字信號。
ATSC RF測試集由50個信號采樣組成。對每個信號序列的測試結果分為四類：類圖像無干擾；第二類圖像有干擾但無間斷；第三類圖像有間斷；第四類無完整圖像。好的接收機的結果中、二類的結果應占50%以上，但是這個信號集并不是完美無暇的。由于這些信號主要是在美國東部紐約和華盛頓附近采集的，
它們主要反映了平原地區大城市附近的情況，對美國中西部的山區，湖區環境則代表性不足。但由于這個ATSC RF信號集是公開的，由多個廠商聯合完成的，有準確的記錄，所以可用來比較公正地測試不同接收機在特定環境的實際應用中表現。
另一個常提到的測試是巴西測試集。巴西測試集由五組不同的靜態離散回波參數組成，每組不超過五個靜態離散回波。綜合上面的敘述，我們知道真正的離散靜態模型在實際應用中是不存在的，所以巴西測試集多為市場考量。羅德施瓦茨公司的SFQ可用于測試巴西測試集。加拿大通訊研究中心(CRC)是一個可以提供ATSC接收機測試的一個第三方測試機構。它無疑對那些沒有能力購置大量儀器的廠家提供了一個測試選擇。CRC現在可以提供ATSC接收機的靜態測試包括巴西測試集和ATSC RF測試集的測試。除了簡單地改變靜態回波的相位外，CRC不做動態回波測試。但ATSC RF測試集的測試結果對接收機的實際應用具有參考價值。
綜上所述，在地面數字電視接收系統中，要想獲得良好的接收效果，一款具備高質量解調能力的數字電視接收芯片是關鍵所在。這類芯片應該具備接收靈敏度高、抗干擾、消回波及糾錯能力強等特性。數字電視的設計是一個復雜的系統工程，要設計一個性能優良的數字電視接收機方案，必須選對設計方案中的關鍵芯片，包括前端的解調接收芯片及后端的解碼、顯示處理芯片。只有將它們組合后才能在電視機上呈現出顯示效果，讓人們真正享受到高清視覺的體驗。