最近发生的几件事令许多电视台对ATSC8-VSB调制方式是否是美国数字电视地面广播（DTTB）的最佳选择产生了怀疑。由SinclairBroadcasting进行的一些测试与演示提出了目前正推行的8-VSB的局限性。欧洲广播机构为DVB-T选择的调制方式则是COFDM。电视工程师们今年在拉斯维加斯NAB上看到了COFDM的强大生机。NDS和MicrowaveRadioCorp.（现在是AdaptiveBroadband）及其它公司现场演示了从移动车辆上进行的固态微波COFDM接收，而在这种情况下是不能使用摸拟信号的。今年6月和7月，Sinclair公司进行了COFDM与8-VBS信号接收的比较演示。两种信号使用了相同的频道、发射天线和平均功率电平进行传送。现场所有目击者都证实了Sinclair工程师所说的：接收COFDM信号时对天线的调整较接收8-VSB信号要容易得多。另外，在某些情况下，观众家中的电视天线可稳定地接收到COFDM信号，却不能可靠地接收8-VSB信号。在研究上述事实时，我与接收机及芯片制造商、广播设备制作商以及Sinclair公司的工程师们进行了交谈。我还到一些因特网站点与新闻组查看了一些8-VSB用户的反应。本文将详细讨论COFDM优于8-VSB地方以及我们应为这些优势所做出的牺牲。你会发现这两种方案都不完美。哪一种更好取决于广播公司的优先考虑，可能会有各种不同意见。下个月，我将评述广播公司对数字电视的不同需求以及第二代8-VSB接收机的改进。一些电视台在ATSC发射中遇到一些特殊问题，影响到了接收，结果产生了接收断续的问题。
COFDM的优势：什么是COFDM？这是编码正交频分复用（CodedOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）的缩写。如果想进一步了解COFDM，可从因特网上查看BBC研发部的J.H.Stott写的介绍。简单地说，COFDM是通过多重载波发送数据流，在7.61MHz带宽内（8MHz频道）传送1,705或6,817个载波。依我看，使用多重载波并采用正交形式，这正是COFDM与8-VSB的主要差别。这些载波可以用QPSK、16QAM或64QAM调制。这种灵活性是COFDM强于ATSC8-VSB系统的一个特点。DVB-T系统允许不同数量的载波，每个载波可采用不同的调制方式，以及不同编码与保护间隔，这一切取决于系统需要的可靠程度。编码对数字传输系统的性能影响很大。编码最简单的定义就是在单向数据流中加入附加数据，令误码能在接收机中得到纠正。由于COFDM使用多重载波，所以可能对每个载波使用诸如信噪比等频道状态信息，例如可判断每个载波上载有多少数据。这种“软决定”处理说起来很简单，在实际应用中也不难明白。经过精心设计编码和频率间隔，COFDM可在0dB的重影下运行。在这种数量的重影下，整个载波群将淹没于噪波中。“软决定”会把含有很多噪波的载波中的数据抹掉。然而，通过编码与频率间隔，发送的数据流可从幸存的数据中恢复过来。对单个载波的干扰与影响多个载波的重影相比，处理更简单一些。Stott编写的《如何和为什么实施COFDM》（TheHowandWhyofCOFDM）一书中对此有详细的解释。
设备考虑要认真考虑一个系统，必须先有可得的设备，否则是不能评价其是否有“优势”的。在Charlott测试完成后，一些电视工程师对为美国DTTB测试COFDM很感兴趣。然而，当时COFDM的商业应用仅在于数据与数字音频广播。直到去年，COFDM设备才大规模出现。尽管开始得较晚，基于DVB-TCOFDM的设备已有很大发展，大多数制造商已经宣布推出COFDM电视发射机。Harris（哈里斯）网站上有其发射机与监视器的系统产品介绍。Itelco在阿姆斯特丹IBC上展出DVB-T激励器和发射机系统。Thomcast的Comark分部不久也将在其MODAP数字电视调制器上使用COFDM模块。 [page]
8-VSB的优势：如果COFDM性能这么可靠，我们何不抛开8-VSB，放弃几年来的发展与实地测试而转向DVB-T呢？也许你能想得到，COFDM的优势是有代价的。这个代价意味着较低的数据率、更差的门限性能和发射机峰值功率的增加。引起争论的关键就是这个代价究竟有多高以及值不值得。在Sinclair的演示中，COFDM可用的数据率是18.66Mbps，虽然比8-VSB系统中使用的19.39Mbps要少一点，一些领先的HDTV制作商声称他们可用14Mbps的低数据率对HDTV信号进行编码。COFDM的参数如下：1705个载波（“2K”模式），用64QAM调制，3/4前向纠错编码以及时1/8保护间隔。
在Sinclair的演示中，就目前的编码技术看，低数据率的代价还是可以接受的。在某种程度上，如果频道用于传送视频电视节目以外的东西，每个比特将变得更宝贵。接受门限性能上的付出的代价更加难以确定，接收机门限受几个因素的影响。虽然人们在8-VSB比COFDM能处理更低的载噪比（C/N）这一点上达成共识。争论焦点在于能处理低多少的载噪比。DVB在其“关于DVB-T的事实”的网页上说，DVB-TLSI逻辑电路的信噪比大约比8-VSB的C/N低“约1.4dB”，与DVB-T在灵活性与多径性能的优势相比，这一点变得无足轻重。
8-VSB的拥护者不同意这种评估，ATSC与DVB使用不同的门限测量方法，得出不同的结果，究竟哪个是正确的呢？吴弈彦博士是加拿大渥太华通信研究中心的高级科学家，他在ICCE1999上发表过一篇关于DTTB中DVB-TCOFDM与ATSC8-VSB性能比较的文章。这篇文章写得很客观，以至于DVB-T与8-VSB的支持者都能从中找到支持他们论点的东西。吴博士研究了COFDM与8-VSB这两种传输系统，所写的论文被消费电子制造商协会（CEMA）引用，用来向FCC申请在专为商业用的60以上电视频道上，进行基于COFDM的移动多媒体广播系统（MMBS）的申请中。性能比较指出，在射频测试中，COFDM在C/N上差4dB，但在理论上这个差别可以小至1.7dB。吴博士指出，因为两个系统具有不同的码率，其接收门限定义也不同，所以用Eb/No（每比特的载噪比）做指标测量会更合理。采用Eb/No测量，当有效承载数据率为17.4Mbps时，理论上COFDM比8-VSB差1.3dB；在19.6Mbps时比8-VSB差2.3dB。对于较低的数据率，编码为2/3，保护间隔为1/16。对于较高的数据率，编码采用3/4，保护间隔也为1/16。在射频测试中，间距扩展到3.6dB和4.6dB(估计值），分别对应17.4Mbps和19.6Mbps数据率。吴博士谨慎地指出，这两种系统都有改善的可能，权衡考虑会影响最终结果。有关详情和实际的C/N与Eb/No比率值请参阅ATSC网站上吴博士的论文。
发射机功率发射机功率如何呢？对于相同的覆盖，如果C/N（或Eb/No）性能较差，则需要增加发射机功率以补偿。这意味着要达到与8-VSB相同的覆盖，需要增加4dB的平均有效辐射功率。代价不止这些棗COFDM具有比8-VSB更高的峰均比，所以发射机必须要发射多大约2dB（1.6倍）的峰值功率。吴博士提到是8-VSB的2.5dB（或1.8倍）。由于COFDM和8-VSB已经接近它们性能的理论极限，这种功率上的代价还将增加。吴博士论文中数据说明ATSC距其理论上的极限有半个dB，而COFDM则有3.5dB的差距。Sinclair在COFDM与8-VSB的对比试验中使用了相同的平均功率，这就令COFDM占了下风，但这一点在演示中并不明显。Sinclair在接收边缘地区进行了一些测试，发现8-VSB与COFDM性能相近。如果长期测量，由于有多种不同电平信号或干扰，Sinclair的结果也许就不同了。对模拟的影响正如我前面提到，ATSC关于8-VSB标准已做了大量工作。其中最困难的部分是测试数字广播信号对NTSC模拟电视接收的影响。测试要求观看一系列图像，并在不同干扰条件和不同电平下进行图像劣化程度打分。FCC数字电视分布表就是基于这些测试结果制定的。 [page]
一些ATSC8-VSB系统的特性，如用于减少同频NTSC信号干扰的可切换梳状滤波器，用来处理非常拥挤的美国电视频带。吴博士使用一个表格来比较加拿大、美国和欧广联各个频道保护比率。正如料想的一样，ATSC系统对模拟同频干扰性能更好。ATSC系统使用了大量的编码，抗脉冲干扰性能超过了DVB-T。从Sinclair在巴尔的摩的演示中也能看到这一点。如果COFDM增加功率以补偿4dB载噪比差距，则其对模拟电视信号的干扰也同样增加。某些人会说目前的门限不合适，甚至对8-VSB也不合适。
来自弗吉尼亚州ATSC中心的StanleyJ.Salamon、CharlesW.Rhodes和小CharlesW.Einolf,等人在NAB’99上发表了名为《DTV禁用频道对NTSC的大功率干扰》的文章。文章说测试表明，在强信号条件下，“干扰可能在功率比FCC计划因素中预计的要低得多的情况下发生。这并不是意味现存的FCC频道分配表需要修改。甚至一旦修改了可能也容不下所有的频道。然而，我所知道的每个电视台绝大多数的收入来自其模拟频道，我们需要非常小心，不要影响电视台收入。
读过上面文章，你也许会以为DVB-TCOFDM传输系统具有比ATSC8-VSB相当多的优势，以至于可以取代8-VSB或作为8-VSB的补充。当然这取决于室内接收对于贵台的重要性，改变数字电视传输系统需要在多方面进行权衡，而不仅限于技术领域。
处理多径的新芯片8月末，Motarola宣布研制出新8-VSB接收机，大大减少了广播公司要为接受8-VSB所作的牺牲。根据Sinclair在巴尔的摩进行的测试结果，对于用目前的数字电视接收机，多径特别是动态多径接收是8-VSB接收机最大的问题。Sinclair去年夏天在巴尔的摩进行的测试令很多广播公司担心8-VSB是否适合室内接收。测试中ATSC接收机的性能赶不上DVB-T的接收机。尽管也有人说实验中用的DVB-T接收机是为专业接收设计的而不是民用型的，但8-VSB在相同测试条件下所表现的低劣性能却无法否认。
当接收机无法恢复传输来的数据流时，数字电视接收失败，这可以有好几种原因。但对于强信号地区的室内接收来说，接收失败则经常表现在解调器无法锁定在进来的数据流上。虽然这个问题显而易见，但重要的是搞清接收机无法恢复数据流时钟并与之同步的原因。去年夏天发现ATSC编码器本身就会产生接收问题。具体而言，当加到发射机调制器的SMPTE-301ATSC数据流有大量抖动信号时，很多民用的数字电视接收机无法锁定信号。抖动产生的原因有可能是ATSC编码器中晶体振荡器未锁定而且不精确，或是在STL通道中产生的相移。这个问题在TektronixRFA300或Hewlett-PackardHP89441信号分析仪上是看不到的。
这个问题容易解决，而另一个问题棗多径则不容易解决。对于8-VSB信号，多径会干扰数据变换。解调器不能在原定的位置找到数据变换因而无法锁相。我曾经撰文谈到ATSC信号的设计令解调器更容易锁定。首先，使用导频信号恢复载波，然后从每77.3微秒发送一次的数据同步间隔中提取时钟信号，最后每24.2微秒发送一个帧码片段。 数据解调一旦解调器获得了帧码片段，可以使用内部的伪随机序列来控制一个自适应均衡器来消除多径的影响，实现精确的数据解调。
如果多径的延时在变化，解调器如果必须依靠帧码来恢复信号，将很难确保自适应均衡器的优化。现在对这个问题有一个解决方案，但这个方案并没有很好地实施到现今的8-VSB调谐器上。这种解决方法就是所谓“自适应盲均衡”。由Motorola生产的MCT2100型和NxtWave生产的NXT2000型ATSC8-VSB接收机芯片中，使用了SarnoffLaboratories研制的自适应盲均衡技术。这种技术的优势在于它能仅仅使用接收到的数据序列调整自适应均衡器，并不需要检测解调帧码片段。现在，所有的读者都该知道8-VSB信号的“尊容”了：在5.3MHz带宽上具有相同平均电平的随机噪声。看来用芯片可以很容易地把频响“整平”。但表象可能会骗人。第一，多径信号会影响频道内不止一个频率；第二，多径信号的相位也需要考虑到；第三，8-VSB信号在频谱分析仪上看起来很稳定，因为它已经被数字或荧光屏平均化了。自适应均衡器不能忽略平均化中隐藏的变化。 [page]
盲均衡假如仍然不理解开发可靠的盲均衡器的难度，不妨回忆一下70年代中后期的Datatek均衡器。那是一台2RU的设备，上面布满了操作按钮。记忆中，除了一、两个例外，大部分按钮都在主信号输入前后的100纳秒至1微秒之间的特定范围内进行均衡控制。只要用得好，可以只增加一些噪声就把发射机和天线的所有的毛病都隐藏起来。然而，如果你想调整按钮以获得平坦的频响，会发现脉冲响应会变糟糕。经过一些实验，你会发现如果把脉冲响应调整好了，整个频响跟着就好了。MCT2100与NXT2000型芯片的主要突破就在于均衡，在动态多径条件下实现了自适应盲均衡。这两个产品的多径均衡范围均为-4至+44微秒。NxtWave总裁兼首席执行官MattMiller大胆地声称：“NXT2000已经打破了室内与移动接收的编码限制，显示VSB是一种有生命力和商业上可行的制式，并为无误差数字电视大众化铺平了道路。”NxtWave的市场与销售副总裁MikeNeshat解释说，“我们设计了一种全新的均衡器结构，不仅能消除广播频道内的严重损伤，还能缩短获取时间并降低芯片成本。”信号获取时间据说能达到50微秒或更短，如果有MPEG解码器配合，可进行频道浏览。
令人深刻印象的测试结果Motorola数字电视操作部的FrankElroy曾详细地讲解了MCT2100接收机。他说MCT2100曾用比理想信号低0.1dB的静态回波测试过。结果即使加上这些回波，信噪比（SNR）仍然比可视接收门限高好几个分贝。这结果的确令人印象深刻，因为这种幅度的回波能产生超过20dB的频谱凹口。除非某个频谱凹口正好在引导载波处结束，静态范围内的相位或者延时并不显得重要。正如Elroy指出的那样，只要重新调整一次天线就可以把这个频谱凹口移开。你也许还记得，在上个月的讨论中曾经谈到DVB-TCOFDM发射系统可以在频道内几个载波被彻底损坏即类似回波达到0dB的情况下，仍然能够恢复数据。其实现实中的回波只能在理想信号的0.1dB以内。所以对于静态多径，如果Motorola的MCT2100在使用中的性能真的像测试的那样好，COFDM对于8-VSB的优势就微乎其微了。动态多径被视为8-VSB室内接收的主要问题。测试MCT2100时，Motorola使用了一整套模拟Sinclair“LombardStreet”的动态回波，测量了10Hz相位变化的情况。MCT2100轻松自如地应付这些测试信号。Motorola的Elroy解释说，“做完那个测试，最大回波被增加到-6dB（Sinclair/OakTechnology的测量结果为-8dB)，仍然保持了10Hz的相位变化和信噪比。在这次动态多径测试中，15dB的凹陷波纹式地穿过频谱，所以也可见15dB的导频的幅度变化。这种变化影响不到导频的跟踪，因为这种导频有一定的规律，不需要调整天线。Motorola还做了模拟“港口公寓”的回波测试，采用最大为-4dB的回波加上几个较小的回波共有23微秒。测试表明，即使加上10Hz的相位变化，距离可见度阈值尚有几个dB的空白。
多径测量如果你能使用HP89441V信号分析仪，可以从中下载均衡器拍频数据以便测定多径。一些专业的ATSC8-VSB解调器也有这种功能。使用大多电视台都有的频谱分析仪来计算多径是一个很简单的方法。如果只有一个回波，直接数一下就可以了。如果有多个回波，只要彼此不是靠得太近，也可以数清楚。下面的例子有助于理解多径对数字电视多径的影响。回波，又叫“鬼影”，在模拟信号时较容易测量到，特别对于那些延时较长的“鬼影”更容易，它们看上去和第一个波形一样。通过测量“鬼影”与主信号之间的距离就会明白多径的含义。这种测量可以直接在示波器上进行，甚至直接测量电视屏幕上两个图像的距离就可以计算出来。数字信号没有很方便的参考点。然而回声信号只是对正常信号的延时与复制，当迭加到正常信号上时，会视延时与相位不同对某些特定频率的信号叠加或削减。 [page]
频率响应如果你见过天线的返回损耗图，你也许会注意到如图1所示的频响波纹（尽管幅度非常低！）。每个波峰或波谷之间的频率间隔与反射的时延成反比。利用这种特性可以测定传输线上不匹配点的位置（考虑传输速度因素），或信号在非播出信号上的多径有多长。计算公式很简单： 在工作区域内，测量延时的微秒数与波峰（或波谷）的兆赫数成倒数。由此我们可以计算出带一个回声的8-VSB非播出数字信号的多径。本例每个频谱波纹的周期间隔是1.5MHz，回波延时是它的倒数，即0.667微秒。当回波长度增加时，频率间距将减少。如果回波延时为1.0微秒，则频谱波纹的周期间隔为1.0MHz.这种图还可以用来计算回波的幅度。图1所示的波纹的平均功率电平传导是对称的，其实不然。我并不打算在此详细讨论回波电平的计算方法，但下述例子将更有利于那些熟悉发射系统测量的人理解。在计算前把最大与最小的分贝转换成电压比率，在本例中称为“SWR”(驻波比)。计算过程如下： 最大与最小功率比为20dB，即100:1。其电压比为10:1，所以SWR=10。由此计算出图1中的回波电平为-0.92dB。公式看起来不陌生是因为如果SWR在发射中表示驻波比，也代表了反射系数。
实际考虑我鼓励读者亲自研究比较8-VSB和COFDM系统。考虑两方面的论点，要像对待在NAB上的新产品宣传一样持怀疑态度。例如，干扰和覆盖问题几乎是争论的焦点，但最近ATTC的一项研究表明，原始的数字电视干扰标准并不适用于更高的信号电平。Dielectric公司的OdedBendov在NAB’99上发表的论文对数字电视覆盖研究中Longley-Rice的有效性提出了怀疑，尤其是在阴影区。另一方面，发射设备与接收机的制造商联合起来，认为现在转换数字电视制式已经太晚了。当前面提到的8-VSB接收设备已经能保证室内接受效果跟COFDM相差无几时，是否还值得考虑重新选择制式中断数字电视进程呢？在Raleigh和芝加哥进行的另一些数字电视测试结果要比在Baltimore的测试要好得多。COFDM由于较高的峰-均值功率比确实要牺牲一些数字电视功率。这在50kW有效辐射功率的测试中无关紧要，但对于想达到1000kW有效辐射功率的电视台来说就是一个问题了。如果电视台必须降低功率，COFDM覆盖方式与8-VSB下一代接收机芯片的比较结果怎样呢？除了关于是否应该在数字电视进程一半时改变传输制式之外，争论的焦点还包括这些新型芯片和其它制造商的新型接收机芯片能否达到他们承诺的性能指标。光有技术是不够的，还必须有合理的价钱，令消费者接受。Motorola预计将在今年第一季度推出安装了MCT2100的机顶盒与PC机调谐卡。如果一切按期进行，我们到时就能知道他们是否兑现了承诺。
文中提到的网址：
ATSC：www.atsc.org（主页）
www.atsc.org/pub/perf-comp/response-8vsb.pdf（《ATSCVSB发射：美国DTV广播的正确选择》，批驳Sinclair观点）
www.atsc.org/pub/perf-com/700cover-perfcomp.html（吴逸言博士的ATSC8-VSB和DVB-TCOFDM比较文章）
BBC：www.bbc.co.uk/rd/（主页）
www.bbc.co.uk/rd/pubs/papers/（技术白皮书）
www.bbc.co.uk/rd/pubs/papers/pdffiles/ptrev_278-stott.pdf（《如何和为什么实施COFDM》，J.H.Stott文章）
www.bbc.co.uk/rd/pubs/papers/pdffiles/crn-dvbtm.pdf（DVB-T和ATSC芯片RF比较测量结果，BBC研发部A.P.Robinson和C.R.Nokes著）
DVB：www.dvb.org/dvb_framer.htm（主页）
www.dvb.org/dvb_articles/dvb_pcm110.htm（《关于DVB-T的事实》，批驳《关于DVB-T的一些误解》）
www.dvb.org/dvb_articles.htm（20多篇关于DVB和DVB-T的文章） [page]
DaleCrippHDTV新闻网页
Web-star.com/hdtv/hdtvnews1.html（主页）
Web-star.com/hdtv/cofdmrs8vsb.html（COFDM对8-VSB系列）
HarrisCorp;
www.broadcast.harris.com（主页）
www.broadcast.harris.com/dtv/（哈里斯ATSC和DVB-TDTV产品）
www.broadcast.harris.com/dtv/（哈里斯DVB-T产品）
Itelco
www.itelco.it（主页）
www.itelco.it/10000/12000/12200/X_12200.htm（数字传输系统棗ATSC和DVB-T）
NDS
www.ndsworld.com/（主页）
www.ndsworld.com/products/dtv/dtv_products/prod_dvbt.htm（NDSDVB-T解决方案）
www.ndsworld.com/products/dtv/dtv_products/prod_dtr.htm（NDSDVB-T接收机）
www.ndsworld.com/products/dtv/dtv_products/prod_dtm.htm（NDSDVB-T调制器）
DougLung射频技术
www.transmitter.com（主页）
相关网址
Motorola半导体产品：www.mot-sps.com/index.html
DielectricCommunications：www.dielectric.com
Hammett&Edison数字电视论
www:gulfoss.fcc.gov:8080/cgi-bin/ws.exe/prod/ecfs/comsrch.hts
CEMA：www.cemacity.org
ATSC：www.atsc.org
DougLung射频技术网页：www.transmitter.com
COFDM的优势：什么是COFDM？这是编码正交频分复用（CodedOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）的缩写。如果想进一步了解COFDM，可从因特网上查看BBC研发部的J.H.Stott写的介绍。简单地说，COFDM是通过多重载波发送数据流，在7.61MHz带宽内（8MHz频道）传送1,705或6,817个载波。依我看，使用多重载波并采用正交形式，这正是COFDM与8-VSB的主要差别。这些载波可以用QPSK、16QAM或64QAM调制。这种灵活性是COFDM强于ATSC8-VSB系统的一个特点。DVB-T系统允许不同数量的载波，每个载波可采用不同的调制方式，以及不同编码与保护间隔，这一切取决于系统需要的可靠程度。编码对数字传输系统的性能影响很大。编码最简单的定义就是在单向数据流中加入附加数据，令误码能在接收机中得到纠正。由于COFDM使用多重载波，所以可能对每个载波使用诸如信噪比等频道状态信息，例如可判断每个载波上载有多少数据。这种“软决定”处理说起来很简单，在实际应用中也不难明白。经过精心设计编码和频率间隔，COFDM可在0dB的重影下运行。在这种数量的重影下，整个载波群将淹没于噪波中。“软决定”会把含有很多噪波的载波中的数据抹掉。然而，通过编码与频率间隔，发送的数据流可从幸存的数据中恢复过来。对单个载波的干扰与影响多个载波的重影相比，处理更简单一些。Stott编写的《如何和为什么实施COFDM》（TheHowandWhyofCOFDM）一书中对此有详细的解释。
设备考虑要认真考虑一个系统，必须先有可得的设备，否则是不能评价其是否有“优势”的。在Charlott测试完成后，一些电视工程师对为美国DTTB测试COFDM很感兴趣。然而，当时COFDM的商业应用仅在于数据与数字音频广播。直到去年，COFDM设备才大规模出现。尽管开始得较晚，基于DVB-TCOFDM的设备已有很大发展，大多数制造商已经宣布推出COFDM电视发射机。Harris（哈里斯）网站上有其发射机与监视器的系统产品介绍。Itelco在阿姆斯特丹IBC上展出DVB-T激励器和发射机系统。Thomcast的Comark分部不久也将在其MODAP数字电视调制器上使用COFDM模块。 [page]
8-VSB的优势：如果COFDM性能这么可靠，我们何不抛开8-VSB，放弃几年来的发展与实地测试而转向DVB-T呢？也许你能想得到，COFDM的优势是有代价的。这个代价意味着较低的数据率、更差的门限性能和发射机峰值功率的增加。引起争论的关键就是这个代价究竟有多高以及值不值得。在Sinclair的演示中，COFDM可用的数据率是18.66Mbps，虽然比8-VSB系统中使用的19.39Mbps要少一点，一些领先的HDTV制作商声称他们可用14Mbps的低数据率对HDTV信号进行编码。COFDM的参数如下：1705个载波（“2K”模式），用64QAM调制，3/4前向纠错编码以及时1/8保护间隔。
在Sinclair的演示中，就目前的编码技术看，低数据率的代价还是可以接受的。在某种程度上，如果频道用于传送视频电视节目以外的东西，每个比特将变得更宝贵。接受门限性能上的付出的代价更加难以确定，接收机门限受几个因素的影响。虽然人们在8-VSB比COFDM能处理更低的载噪比（C/N）这一点上达成共识。争论焦点在于能处理低多少的载噪比。DVB在其“关于DVB-T的事实”的网页上说，DVB-TLSI逻辑电路的信噪比大约比8-VSB的C/N低“约1.4dB”，与DVB-T在灵活性与多径性能的优势相比，这一点变得无足轻重。
8-VSB的拥护者不同意这种评估，ATSC与DVB使用不同的门限测量方法，得出不同的结果，究竟哪个是正确的呢？吴弈彦博士是加拿大渥太华通信研究中心的高级科学家，他在ICCE1999上发表过一篇关于DTTB中DVB-TCOFDM与ATSC8-VSB性能比较的文章。这篇文章写得很客观，以至于DVB-T与8-VSB的支持者都能从中找到支持他们论点的东西。吴博士研究了COFDM与8-VSB这两种传输系统，所写的论文被消费电子制造商协会（CEMA）引用，用来向FCC申请在专为商业用的60以上电视频道上，进行基于COFDM的移动多媒体广播系统（MMBS）的申请中。性能比较指出，在射频测试中，COFDM在C/N上差4dB，但在理论上这个差别可以小至1.7dB。吴博士指出，因为两个系统具有不同的码率，其接收门限定义也不同，所以用Eb/No（每比特的载噪比）做指标测量会更合理。采用Eb/No测量，当有效承载数据率为17.4Mbps时，理论上COFDM比8-VSB差1.3dB；在19.6Mbps时比8-VSB差2.3dB。对于较低的数据率，编码为2/3，保护间隔为1/16。对于较高的数据率，编码采用3/4，保护间隔也为1/16。在射频测试中，间距扩展到3.6dB和4.6dB(估计值），分别对应17.4Mbps和19.6Mbps数据率。吴博士谨慎地指出，这两种系统都有改善的可能，权衡考虑会影响最终结果。有关详情和实际的C/N与Eb/No比率值请参阅ATSC网站上吴博士的论文。
发射机功率发射机功率如何呢？对于相同的覆盖，如果C/N（或Eb/No）性能较差，则需要增加发射机功率以补偿。这意味着要达到与8-VSB相同的覆盖，需要增加4dB的平均有效辐射功率。代价不止这些棗COFDM具有比8-VSB更高的峰均比，所以发射机必须要发射多大约2dB（1.6倍）的峰值功率。吴博士提到是8-VSB的2.5dB（或1.8倍）。由于COFDM和8-VSB已经接近它们性能的理论极限，这种功率上的代价还将增加。吴博士论文中数据说明ATSC距其理论上的极限有半个dB，而COFDM则有3.5dB的差距。Sinclair在COFDM与8-VSB的对比试验中使用了相同的平均功率，这就令COFDM占了下风，但这一点在演示中并不明显。Sinclair在接收边缘地区进行了一些测试，发现8-VSB与COFDM性能相近。如果长期测量，由于有多种不同电平信号或干扰，Sinclair的结果也许就不同了。对模拟的影响正如我前面提到，ATSC关于8-VSB标准已做了大量工作。其中最困难的部分是测试数字广播信号对NTSC模拟电视接收的影响。测试要求观看一系列图像，并在不同干扰条件和不同电平下进行图像劣化程度打分。FCC数字电视分布表就是基于这些测试结果制定的。 [page]
一些ATSC8-VSB系统的特性，如用于减少同频NTSC信号干扰的可切换梳状滤波器，用来处理非常拥挤的美国电视频带。吴博士使用一个表格来比较加拿大、美国和欧广联各个频道保护比率。正如料想的一样，ATSC系统对模拟同频干扰性能更好。ATSC系统使用了大量的编码，抗脉冲干扰性能超过了DVB-T。从Sinclair在巴尔的摩的演示中也能看到这一点。如果COFDM增加功率以补偿4dB载噪比差距，则其对模拟电视信号的干扰也同样增加。某些人会说目前的门限不合适，甚至对8-VSB也不合适。
来自弗吉尼亚州ATSC中心的StanleyJ.Salamon、CharlesW.Rhodes和小CharlesW.Einolf,等人在NAB’99上发表了名为《DTV禁用频道对NTSC的大功率干扰》的文章。文章说测试表明，在强信号条件下，“干扰可能在功率比FCC计划因素中预计的要低得多的情况下发生。这并不是意味现存的FCC频道分配表需要修改。甚至一旦修改了可能也容不下所有的频道。然而，我所知道的每个电视台绝大多数的收入来自其模拟频道，我们需要非常小心，不要影响电视台收入。
读过上面文章，你也许会以为DVB-TCOFDM传输系统具有比ATSC8-VSB相当多的优势，以至于可以取代8-VSB或作为8-VSB的补充。当然这取决于室内接收对于贵台的重要性，改变数字电视传输系统需要在多方面进行权衡，而不仅限于技术领域。
处理多径的新芯片8月末，Motarola宣布研制出新8-VSB接收机，大大减少了广播公司要为接受8-VSB所作的牺牲。根据Sinclair在巴尔的摩进行的测试结果，对于用目前的数字电视接收机，多径特别是动态多径接收是8-VSB接收机最大的问题。Sinclair去年夏天在巴尔的摩进行的测试令很多广播公司担心8-VSB是否适合室内接收。测试中ATSC接收机的性能赶不上DVB-T的接收机。尽管也有人说实验中用的DVB-T接收机是为专业接收设计的而不是民用型的，但8-VSB在相同测试条件下所表现的低劣性能却无法否认。
当接收机无法恢复传输来的数据流时，数字电视接收失败，这可以有好几种原因。但对于强信号地区的室内接收来说，接收失败则经常表现在解调器无法锁定在进来的数据流上。虽然这个问题显而易见，但重要的是搞清接收机无法恢复数据流时钟并与之同步的原因。去年夏天发现ATSC编码器本身就会产生接收问题。具体而言，当加到发射机调制器的SMPTE-301ATSC数据流有大量抖动信号时，很多民用的数字电视接收机无法锁定信号。抖动产生的原因有可能是ATSC编码器中晶体振荡器未锁定而且不精确，或是在STL通道中产生的相移。这个问题在TektronixRFA300或Hewlett-PackardHP89441信号分析仪上是看不到的。
这个问题容易解决，而另一个问题棗多径则不容易解决。对于8-VSB信号，多径会干扰数据变换。解调器不能在原定的位置找到数据变换因而无法锁相。我曾经撰文谈到ATSC信号的设计令解调器更容易锁定。首先，使用导频信号恢复载波，然后从每77.3微秒发送一次的数据同步间隔中提取时钟信号，最后每24.2微秒发送一个帧码片段。 数据解调一旦解调器获得了帧码片段，可以使用内部的伪随机序列来控制一个自适应均衡器来消除多径的影响，实现精确的数据解调。
如果多径的延时在变化，解调器如果必须依靠帧码来恢复信号，将很难确保自适应均衡器的优化。现在对这个问题有一个解决方案，但这个方案并没有很好地实施到现今的8-VSB调谐器上。这种解决方法就是所谓“自适应盲均衡”。由Motorola生产的MCT2100型和NxtWave生产的NXT2000型ATSC8-VSB接收机芯片中，使用了SarnoffLaboratories研制的自适应盲均衡技术。这种技术的优势在于它能仅仅使用接收到的数据序列调整自适应均衡器，并不需要检测解调帧码片段。现在，所有的读者都该知道8-VSB信号的“尊容”了：在5.3MHz带宽上具有相同平均电平的随机噪声。看来用芯片可以很容易地把频响“整平”。但表象可能会骗人。第一，多径信号会影响频道内不止一个频率；第二，多径信号的相位也需要考虑到；第三，8-VSB信号在频谱分析仪上看起来很稳定，因为它已经被数字或荧光屏平均化了。自适应均衡器不能忽略平均化中隐藏的变化。 [page]
盲均衡假如仍然不理解开发可靠的盲均衡器的难度，不妨回忆一下70年代中后期的Datatek均衡器。那是一台2RU的设备，上面布满了操作按钮。记忆中，除了一、两个例外，大部分按钮都在主信号输入前后的100纳秒至1微秒之间的特定范围内进行均衡控制。只要用得好，可以只增加一些噪声就把发射机和天线的所有的毛病都隐藏起来。然而，如果你想调整按钮以获得平坦的频响，会发现脉冲响应会变糟糕。经过一些实验，你会发现如果把脉冲响应调整好了，整个频响跟着就好了。MCT2100与NXT2000型芯片的主要突破就在于均衡，在动态多径条件下实现了自适应盲均衡。这两个产品的多径均衡范围均为-4至+44微秒。NxtWave总裁兼首席执行官MattMiller大胆地声称：“NXT2000已经打破了室内与移动接收的编码限制，显示VSB是一种有生命力和商业上可行的制式，并为无误差数字电视大众化铺平了道路。”NxtWave的市场与销售副总裁MikeNeshat解释说，“我们设计了一种全新的均衡器结构，不仅能消除广播频道内的严重损伤，还能缩短获取时间并降低芯片成本。”信号获取时间据说能达到50微秒或更短，如果有MPEG解码器配合，可进行频道浏览。
令人深刻印象的测试结果Motorola数字电视操作部的FrankElroy曾详细地讲解了MCT2100接收机。他说MCT2100曾用比理想信号低0.1dB的静态回波测试过。结果即使加上这些回波，信噪比（SNR）仍然比可视接收门限高好几个分贝。这结果的确令人印象深刻，因为这种幅度的回波能产生超过20dB的频谱凹口。除非某个频谱凹口正好在引导载波处结束，静态范围内的相位或者延时并不显得重要。正如Elroy指出的那样，只要重新调整一次天线就可以把这个频谱凹口移开。你也许还记得，在上个月的讨论中曾经谈到DVB-TCOFDM发射系统可以在频道内几个载波被彻底损坏即类似回波达到0dB的情况下，仍然能够恢复数据。其实现实中的回波只能在理想信号的0.1dB以内。所以对于静态多径，如果Motorola的MCT2100在使用中的性能真的像测试的那样好，COFDM对于8-VSB的优势就微乎其微了。动态多径被视为8-VSB室内接收的主要问题。测试MCT2100时，Motorola使用了一整套模拟Sinclair“LombardStreet”的动态回波，测量了10Hz相位变化的情况。MCT2100轻松自如地应付这些测试信号。Motorola的Elroy解释说，“做完那个测试，最大回波被增加到-6dB（Sinclair/OakTechnology的测量结果为-8dB)，仍然保持了10Hz的相位变化和信噪比。在这次动态多径测试中，15dB的凹陷波纹式地穿过频谱，所以也可见15dB的导频的幅度变化。这种变化影响不到导频的跟踪，因为这种导频有一定的规律，不需要调整天线。Motorola还做了模拟“港口公寓”的回波测试，采用最大为-4dB的回波加上几个较小的回波共有23微秒。测试表明，即使加上10Hz的相位变化，距离可见度阈值尚有几个dB的空白。
多径测量如果你能使用HP89441V信号分析仪，可以从中下载均衡器拍频数据以便测定多径。一些专业的ATSC8-VSB解调器也有这种功能。使用大多电视台都有的频谱分析仪来计算多径是一个很简单的方法。如果只有一个回波，直接数一下就可以了。如果有多个回波，只要彼此不是靠得太近，也可以数清楚。下面的例子有助于理解多径对数字电视多径的影响。回波，又叫“鬼影”，在模拟信号时较容易测量到，特别对于那些延时较长的“鬼影”更容易，它们看上去和第一个波形一样。通过测量“鬼影”与主信号之间的距离就会明白多径的含义。这种测量可以直接在示波器上进行，甚至直接测量电视屏幕上两个图像的距离就可以计算出来。数字信号没有很方便的参考点。然而回声信号只是对正常信号的延时与复制，当迭加到正常信号上时，会视延时与相位不同对某些特定频率的信号叠加或削减。 [page]
频率响应如果你见过天线的返回损耗图，你也许会注意到如图1所示的频响波纹（尽管幅度非常低！）。每个波峰或波谷之间的频率间隔与反射的时延成反比。利用这种特性可以测定传输线上不匹配点的位置（考虑传输速度因素），或信号在非播出信号上的多径有多长。计算公式很简单： 在工作区域内，测量延时的微秒数与波峰（或波谷）的兆赫数成倒数。由此我们可以计算出带一个回声的8-VSB非播出数字信号的多径。本例每个频谱波纹的周期间隔是1.5MHz，回波延时是它的倒数，即0.667微秒。当回波长度增加时，频率间距将减少。如果回波延时为1.0微秒，则频谱波纹的周期间隔为1.0MHz.这种图还可以用来计算回波的幅度。图1所示的波纹的平均功率电平传导是对称的，其实不然。我并不打算在此详细讨论回波电平的计算方法，但下述例子将更有利于那些熟悉发射系统测量的人理解。在计算前把最大与最小的分贝转换成电压比率，在本例中称为“SWR”(驻波比)。计算过程如下： 最大与最小功率比为20dB，即100:1。其电压比为10:1，所以SWR=10。由此计算出图1中的回波电平为-0.92dB。公式看起来不陌生是因为如果SWR在发射中表示驻波比，也代表了反射系数。
实际考虑我鼓励读者亲自研究比较8-VSB和COFDM系统。考虑两方面的论点，要像对待在NAB上的新产品宣传一样持怀疑态度。例如，干扰和覆盖问题几乎是争论的焦点，但最近ATTC的一项研究表明，原始的数字电视干扰标准并不适用于更高的信号电平。Dielectric公司的OdedBendov在NAB’99上发表的论文对数字电视覆盖研究中Longley-Rice的有效性提出了怀疑，尤其是在阴影区。另一方面，发射设备与接收机的制造商联合起来，认为现在转换数字电视制式已经太晚了。当前面提到的8-VSB接收设备已经能保证室内接受效果跟COFDM相差无几时，是否还值得考虑重新选择制式中断数字电视进程呢？在Raleigh和芝加哥进行的另一些数字电视测试结果要比在Baltimore的测试要好得多。COFDM由于较高的峰-均值功率比确实要牺牲一些数字电视功率。这在50kW有效辐射功率的测试中无关紧要，但对于想达到1000kW有效辐射功率的电视台来说就是一个问题了。如果电视台必须降低功率，COFDM覆盖方式与8-VSB下一代接收机芯片的比较结果怎样呢？除了关于是否应该在数字电视进程一半时改变传输制式之外，争论的焦点还包括这些新型芯片和其它制造商的新型接收机芯片能否达到他们承诺的性能指标。光有技术是不够的，还必须有合理的价钱，令消费者接受。Motorola预计将在今年第一季度推出安装了MCT2100的机顶盒与PC机调谐卡。如果一切按期进行，我们到时就能知道他们是否兑现了承诺。
文中提到的网址：
ATSC：www.atsc.org（主页）
www.atsc.org/pub/perf-comp/response-8vsb.pdf（《ATSCVSB发射：美国DTV广播的正确选择》，批驳Sinclair观点）
www.atsc.org/pub/perf-com/700cover-perfcomp.html（吴逸言博士的ATSC8-VSB和DVB-TCOFDM比较文章）
BBC：www.bbc.co.uk/rd/（主页）
www.bbc.co.uk/rd/pubs/papers/（技术白皮书）
www.bbc.co.uk/rd/pubs/papers/pdffiles/ptrev_278-stott.pdf（《如何和为什么实施COFDM》，J.H.Stott文章）
www.bbc.co.uk/rd/pubs/papers/pdffiles/crn-dvbtm.pdf（DVB-T和ATSC芯片RF比较测量结果，BBC研发部A.P.Robinson和C.R.Nokes著）
DVB：www.dvb.org/dvb_framer.htm（主页）
www.dvb.org/dvb_articles/dvb_pcm110.htm（《关于DVB-T的事实》，批驳《关于DVB-T的一些误解》）
www.dvb.org/dvb_articles.htm（20多篇关于DVB和DVB-T的文章） [page]
DaleCrippHDTV新闻网页
Web-star.com/hdtv/hdtvnews1.html（主页）
Web-star.com/hdtv/cofdmrs8vsb.html（COFDM对8-VSB系列）
HarrisCorp;
www.broadcast.harris.com（主页）
www.broadcast.harris.com/dtv/（哈里斯ATSC和DVB-TDTV产品）
www.broadcast.harris.com/dtv/（哈里斯DVB-T产品）
Itelco
www.itelco.it（主页）
www.itelco.it/10000/12000/12200/X_12200.htm（数字传输系统棗ATSC和DVB-T）
NDS
www.ndsworld.com/（主页）
www.ndsworld.com/products/dtv/dtv_products/prod_dvbt.htm（NDSDVB-T解决方案）
www.ndsworld.com/products/dtv/dtv_products/prod_dtr.htm（NDSDVB-T接收机）
www.ndsworld.com/products/dtv/dtv_products/prod_dtm.htm（NDSDVB-T调制器）
DougLung射频技术
www.transmitter.com（主页）
相关网址
Motorola半导体产品：www.mot-sps.com/index.html
DielectricCommunications：www.dielectric.com
Hammett&Edison数字电视论
www:gulfoss.fcc.gov:8080/cgi-bin/ws.exe/prod/ecfs/comsrch.hts
CEMA：www.cemacity.org
ATSC：www.atsc.org
DougLung射频技术网页：www.transmitter.com
