ATSC中NTSC抑制滤波器的设计

摘要：讨论了NTSC信号与数字电视ATSC信号在相邻信道中的相互影响以及NTSC抑制滤波器的设计与应用。
关键词：ATSC NTSC 抑制滤波器

在数字电视尚未普及之前，模拟信号NTSC服务就不会停止。因此，讨论模拟信号与数字信号的相互影响有一定的现实意义。VSB传输系统干扰抑制性能的讨论是基于6MHz电视信道中NTSC同信道干扰信号的主要载波分量和梳状滤波器中周期性空隙的频率位置。在数字传输中用预编码补偿梳状滤波器中的空隙。如果预编码是模拟的，就会在传输频谱中产生峰值。因此，预编码在模运算中完成，由于模运算“回卷”(wrap—around)的随机化影响，会产生平坦的传输频谱。

1 ATSC频谱分析

ATSC频谱如图1所示。其中图(a)表明NTSC三个主要分量的位置和大致幅度。(1)视频载波(V)位于下边带的1．25MHz；(2)色度子载波(C)比视频载波高3．58MHz；(3)伴音载波(A)比视频载波高4．5MHz。

图(b)是梳状滤波器的频响，提供周期性的频谱空隙57×fH(＝10．762MHz／12，即896．86kHz)间隔。在6MHz带宽中有7个空隙。图(a)和图(b)的比较表明视频载波比梳状滤波器第二个空隙低2．1kHz，色度子载波接近第6个空隙，伴音载波比第7个空隙低13．6kHz。如上所述，这些值将随特殊情况下的导频偏移而有所不同。

图(c)表明如果在6MHz带宽居中放置VSB信号，导频信号位于VSB信号的低位奈奎斯特频率点，6MHz带宽的309．4405595kHz处。在两个奈奎斯特频率点之间的信号带宽是符号速率的一半，是NTSC水平扫描速率的342倍。342／286×4．5MHz＝5．381118811MHz。

图1

2 导频频偏

如图1所示，NTSC视频载波和模拟电视(ATV)载波之间的频率差为56×19／22×fH。这就要求ATV频谱相对于HDTV标准频谱有一个频偏，这个频偏最大为+45．8kHz，约为6MHz带宽的0．76％。事实上，进一步的测量表明DTV频率偏移的期望值依赖于本地的干扰情况。FCC规定同信道DTV／NTSC的标准频偏是+28．615kHz。频偏使频谱稍高于当前信道并进入上邻信道约-40dB，ATV频谱的附加频偏主要用来跟踪分布在-10kHz、0kHz或10kHz范围内的NTSC干扰。

DTV信号在NTSC信号上邻信道的情况下，导频设置到边带332．138kHz±3Hz上(偏移+22．697kHz)。这个频率进一步偏移+10kHz、0Hz或-10kHz来匹配NTSC发射台的频偏。精确的±3Hz容限用于弥补NTSC接收机抑制上邻信道DTV信号所需选择性的不足。需要注意：精确的偏置可能导致NTSC接收机在空间域和时域交织生成冲击频率，引起无法收看。其它导频偏置情形也可能存在这种情况。

如果上邻信道干扰不存在，DTV频偏用于应付NTSC同频道干扰(精确的DTV频率值使得DTV的同频道干扰对NTSC没有明显的影响)。一个DTV发射台导频对NTSC同频干扰的标称偏置在边带338．056kHz±10Hz上，即偏移+28．615kHz。这个频率进一步偏移+10kHz、0Hz或-10kHz来匹配NTSC发射台的频偏。

对于DTV-DTV同信道情况，一个DTV信道可能比另一个信道偏置高19．403kHz。需要注意：这个频率是数据段速率的1．5倍，会在连续数据段上产生倒相干扰；还会在连续数据场参考段上产生倒相，以致均衡器失效。

所有可能的偏置在VSB接收机上产生的净影响(net effect)是因为在特殊信道上的导频不可能在标称频率上，但在38．6kHz范围内。

3 NTSC抑制滤波器

如图2所示，NTSC干扰抑制滤波器(梳状滤波器)是一个抽头的线性前向反馈滤波器，传递函数为1—z-1。梳状滤波器延迟信号12个符号(1．115μs)，然后抽取一个。如果NTSC干扰信号在载波电平上有一个阶跃(从低到高或从高到低)，则在ATV和NTSC载频之间一个周期的零冲击频率(偏移)将通过梳状滤波器，幅值与作为瞬态干扰的NTSC阶跃值成比例。这个NTSC载频上阶跃的例子出现在同步的头部和尾部(40IRE单位)。如果希望的信号与不希望的信号的功率比(D／U)足够大，数据判决错误就会出现。但交织会分散错误，使得RS纠错变得容易(RS能纠10字节错误／段)。