DVB-T COFDM和ATSC 80VSB两种数字电视地面广播传播系统的比较（三）

在加性白噪声（AWGN）信道内的信噪比（C／N）阈值
从理论上讲，OFDM和单载波调制的方式，如 VSB和QAM，在加性高斯白噪声（AWGN）信道有着相同的C／N门限。由于信道编码，信道评估和均衡规划，还有其他一些实施上的差别（调制器生成的相位噪声，量化噪声互调失真等），会产生不同的C/N门限结果。
DVB-T和ATSC系统均使用级联前向纠错编码和交织。DVB－T的外码为RS（240，188，t=8），由12个RS交织块，是RS（255，239）编码的缩短码，可以校正8字节的传输误码。ATSC系统采用了更强有力的RS（207，187，t=10）编码，它能纠正10字节的误码，并且采用更长的52个RS块交织器，以便平滑脉冲干扰和同频道的NTSC干扰。RS编码的不同使得ATSC系统比DVB-T系统的C／N性能高出0.5dB。与此同时，ATSC系统实施R=2／3的网格编码调制作为内码，而DVB-T系统采用次最佳的收缩的卷积码。这个差别使得ATSC系统比DVB-T系统又有1Db的优势。因此，在前向纠错中的差别使得ATSC系统具有约1.5dB的C／N优势。
同时，在信道均衡方面，ATSC采用“判决反馈均衡器”（DFF）。判决反馈均衡器只造成极小的噪声增强，但也由于误差反馈而产生错误判决的向后扩散。而另一方面，DVB-T系统采用带内的导频信号进行快速的频带估计。这一差别使得ATSC系统比DVB-T系统多出2dB的优势。这样ATSC系统就比DVB-T系统总共有了3.5dB的优势。在发射方面，DVB-T的发射机功率要比ATSC的高6dB（或者是其4倍），才能获得相同的覆盖范围和达到相同的不需要的邻近频道干扰极限。
也应该指出，上面的比较不是一种公正的比较，因为各个系统有不同的数据率，而且它们对阈值的定义也不同。一种变通的方法是采用Eb/Nb，或者每比特的能量对系统性能进行评估，因为它考虑到系统的数据率。
Ea／Nb（dB）=C／N―10lg（Rb／BW）
其中：Rb是编码系统的总数据率，BW是系统的带宽。这样的比较考虑到了系统自身的特点，比较公正。ATSC系统对于AWGN信道具有一定的优势，但两系统都可能进行改善，而且 AWGN信道不定对于 DTTB是最佳信道模型。
3 多径失莫
DVB－T COFDM是多载波系统，是为存在许多多径的单频网络（SFN）环境下运行而设计的，因此COFDM不但要有足够的保护间隔来消除符号间的干扰（包括超前和延迟两种多径效应），而且要采用较强的纠错内码和良好的信道估计系统。此外，DVB-T还需要至少高达7dB的信号强度才能处置高达0dB的各种回波。为改进性能，DVB-T采用了擦除器（Eraser）技术的软判决解码过程，使 DVB－T 2k（1705个载波）系统能承受高达数百赫兹的移动回波。
ATSC是单载波系统，是为多频网络（MFN）环境设计的，通常遇到的是4-6dB以下的各种静态延迟回波，几乎没有超前回波。因此，8－VSB只需要判决反馈均衡器（DFF），就能有效地减少多径噪声，使ATSC系统具备承受12Hz移动回波的能力。不过，ATSC系统忽视了大量住宅大楼用户室内接收的特点，因为室内天线所受到的大多是多次反射波。这种情况对单载波单发射点的ATSC 8－VSB系统非常不利，而对多载波多点发射的DVB－T COFDM系统却有利得多。
DVB-T系统的保护间隔可以解决超前或是滞后的多径干扰。这对于SFN的运行来说很重要，ATSC系统不能处理长时间的超前反射，因为它设计工作于几乎不发生长时间超前反射的MFN环境，主要工作于室外接收的环境。DVB-T COFDM系统的这些优势，使它具备了发展SFN和移动业务的能力。
4 频谱利用率
如果两个系统在6MHz的信道中，DVB-T COFDM：5.65MHz／6MHz=94％，ATSC 8－VSB：5.38MHz／6MHz=90％。也就是说，DVB－T COFDM 较 ATSC 8－VSB的频谱利用率高4％。这是因为作为一种调制方案，OFDM比单载波调制系统有着稍高的频谱效率。因为OFDM的频谱有非常快速的初始滚降，几乎可以不用输出频谱成形的滤波器。
然而，为了防止多径干扰所使用的保护间隔和为快速信道估计所必需的带内导频的插入，降低了DVB-T系统的数据容量。数据容量降低的程度与保护间隔的选择有关，保护间隔的可选项有1／4、1／8、1/16、1／32有效码元长度。这相当于数据容量分别下降20%、11%、6%和3%，带内导频的插入会引入8%的码率损失。这意味着，假设两个系统有相同的信道编码方式，在6MHz系统中，DVB-T系统要遭受1.4、1.9、3.7、4.7Mb/s的码率损失，对应的码率分别为14.8、16.4、17.4、17.9Mb/s。这样在6MHz信道内DVB-T系统提供HDTV是比较困难的。
5 抗干扰性能
理论上，OFDM调制器应能较好地抵御时域脉冲干扰，因为接收机中的快速傅立叶变换（FFT）处理可使短时间脉冲变得平滑。然而如前所述，信道编码和交织起了很重要的作用。ATSC系统较强的RS（207，187）码并且具有52个数据块的交织器，与DVB-T的RS（204，188）码具有12个数据块的交织器相比，使ATSC系统更能承受脉冲干扰，而对于内码，ATSC系统较短的误码猝发，可通过外码校正。
对于单频载波干扰，由于COFDM采用了频域技术，把大量的小载波用于数据传输，一个连续波或窄带的干扰将破坏一些小载波，但丢失的数据可以很容易地用误码纠错来校正。对于8-VSB调制，单频干扰将会引起眼图闭合，自适应均衡器能减小单频干扰。通常DVB-T系统在抗单频干扰方面优于ATSC，这也正好是另一个性能的基准。但因为一个良好的频谱分配规划应该避免此类问题的出现。
在抑制同频道模拟电视干扰方面，ATSC系统使用了精心设计的梳状滤波器实现了在模拟电视视频、音频和色副载波处开槽，以提高系统性能。两个系统都有相似的性能标准。
同频道DTV干扰性能与C/N性能密切相关，在很大程度上依赖于使用的信道编码和调制。ATSC系统由于从其较好的前向误码纠错系统中受益，所以有3-4dB的优势。
6 移动接收
移动收看电视当然是一个很不错的主意，技术上DVB-T COFDM系统可以用于移动接收，但也要付出一定的代价。它不得不采用低阶调制的OFDM子载波和低速率的卷积编码（如，R=1/2），以适应多普勒效应。因此，对于移动接收与固定接收相比较而言，在整体的数据率方面要付出显著的代价，不宜于播高质量电视。假设一个接收机以120km/h的速度移动，则OFDM子载波的频率不能大于2kHz，才能适应多普勒效应。这表明：只有DVB-T 2k模式才能用于移动接收。
在SFN环境下进行移动接收，为了满足移动接收的需要，应采用SFN方式以覆盖尽可能大的区域，因为移动的接收终端相对于不同发射机的移动速度总是不同的，这将进一步加剧多普勒效应，必须采用信道估计和纠错系统来处置。非收缩的卷积内码R=1/2被建议用于移动装置。
提供移动接收的另一个潜在的问题是频谱利用率的问题。由于移动接收与固定业务相比，要求不同的调制和信道编码，可能将不得不在不同的频道内提供两类业务，对移动业务寻找额外的频道可能有困难。与此同时，由于移动业务大都是面向移动用户发送音频、数据和低分辩率视频业务，这样也会产生与数字音频广播和移动电话业务之间的竞争。当然，由于SFN有多于一个的发射机信号可以有效叠加，只能对发射机密度、功率、塔高和位置进行优化设计，也可以得到较好的覆盖和较高的频谱利用率。但是，按优化设计的要求来选点建台，往往会受环境条件的限制而难以实现。总之，移动接收的特殊要求使得还不能支持大范围的移动接收。

四 总结
在数字电视领域，无论是ATSC标准还是DVB标准都各具特色，互有优劣。DTV调制系统的最终选择，要依据系统能够符合某个国家的特殊需求或完美程度，还要考虑到非技术性的因素，每个国家根据自已的国情（如：地理状况、经济、政治等）建立自已的需求，以便做出最佳的选择。
科技应该以人为本，针对已经存在的一个成熟而又庞大的电视文化市场的现实，DTV技术只有能够带来新的、更高质量的文化娱乐享受，才能被人们所接受。（全文完）

参考文献：
1、鲁业频《数字电视基础》电子工业出版社
2、郑志航《数字电视原理与应用》中国广播电视出版社
3、黄建峰《正确认识ATSC与DVB》电视技术2000.10
4、周炳泉《关于数字电视地面广播的思考》世界广播电视2001.1