采用SMT1656A實(shí)現有線(xiàn)數字電視接收參數的優(yōu)化

信道解碼芯片是決定機頂盒等數字電視接收機性能的關(guān)鍵芯片。深圳國微技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)的DVB-C解碼芯片SMT1656A對不隨有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò )(含前端高頻頭)變化的系統參數采用優(yōu)化值，提高了性能和穩定性，包括環(huán)路濾波參數、回波范圍等， 能夠有效地幫助解決主要的設計挑戰。

對于中國這樣一個(gè)擁有4億電視用戶(hù)的電視大國來(lái)說(shuō)，數字電視的市場(chǎng)潛力十分巨大。有專(zhuān)家估計，2005年，中國數字電視和機頂盒產(chǎn)品年銷(xiāo)售量將由目前的不到100萬(wàn)臺猛增至1,500萬(wàn)臺；到2006年，中國將有20%的家庭將現有的模擬彩電更換或升級到數字電視機，以實(shí)現2008北京數字奧運、2015年關(guān)閉模擬頻道的產(chǎn)業(yè)規劃。同時(shí)，中國目前的有線(xiàn)電視用戶(hù)超過(guò)了1億戶(hù)，而且數字電視的先期消費者理所當然地集中在城市，因此有線(xiàn)數字電視廣播是城市普及數字電視的重要手段和途徑。

機頂盒(包括數字一體機)的設計和生產(chǎn)也正在進(jìn)入高潮階段，從同洲等專(zhuān)業(yè)機頂盒供應商到創(chuàng )維、TCL等電視機巨頭，甚至包括跨國公司摩托羅拉等，參與廠(chǎng)商越來(lái)越多。數字電視將成為繼手機之后一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)。

在機頂盒設計中，信道解碼芯片是決定接收機性能的關(guān)鍵芯片，目前市場(chǎng)上的這種芯片以幾家國際公司的產(chǎn)品為代表。不過(guò)，在設計應用中，開(kāi)發(fā)者經(jīng)常會(huì )遇到以下一些挑戰：

圖1：基于SMT1656A的機頂盒接收機系統。

1. 系統接收參數很難調試，隨著(zhù)環(huán)境改變許多參數需重新設置；
2. 全頻段自動(dòng)搜臺時(shí)間較長(cháng)；
3. 在有些較差的信道環(huán)境下(用戶(hù)終端)，接收機不能正常工作；
4. 缺乏足夠的技術(shù)支持。

這些問(wèn)題不得到解決，會(huì )影響到機頂盒產(chǎn)品的競爭力。

SMT1656A是深圳國微技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)的支持中國有線(xiàn)數字電視信道傳輸標準(與DVB-C兼容)的接收芯片。該芯片專(zhuān)門(mén)針對以上問(wèn)題設計，能夠有效地解決這些技術(shù)挑戰。

SMT1656A特性和應用系統

SMT1656與同類(lèi)芯片相比，具有使用方便、性能卓越、系統參數尤其適合有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò )環(huán)境的特點(diǎn)。關(guān)鍵技術(shù)特性包括：

* 支持16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256QAM；
* 符號率范圍：1-7MHz；
* 雙AGC(PWM輸出)；
* 糾偏范圍：31%符號率；
* 均衡器采用盲均衡+DDLMS算法；
* 內置誤碼率(BER)測試，對信號質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監測；
* I2C中繼器；
* 采用10位、40M速率的高性能ADC；
* 采用0.25um工藝、TQFP64封裝、3.3v供電。

SMT1656A的設計者具備較豐富的電視傳輸系統知識和系統設計經(jīng)驗，通過(guò)多年對有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò )特性的研究，對系統參數進(jìn)行了優(yōu)化，對不隨有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò )(含前端高頻頭)變化的系統參數采用優(yōu)化值，提高了性能和穩定性，包括環(huán)路濾波參數、回波范圍等，對其它與環(huán)境因素有關(guān)的系統參數通過(guò)I2C總線(xiàn)向用戶(hù)開(kāi)放，以滿(mǎn)足環(huán)境變化的要求，做到成本和兼容性兼顧，性能和使用方便兼顧。因此，SMT1656A的寄存器數量合理，便于用戶(hù)掌握和使用。

雙AGC調節很困難是令機頂盒設計師們感到頭疼的事。采用SMT1656A后這個(gè)問(wèn)題變得簡(jiǎn)單了。由于該芯片采用雙AGC獨立調節設計，收斂時(shí)間快，能夠適應前端模擬高頻頭的不同增益曲線(xiàn)，用起來(lái)就像外加兩路捷變電源一樣方便。

由于SMT1656A的頻偏調整范圍較寬(詳見(jiàn)表1)，同時(shí)軟件上采用頻譜跟蹤法，使其自動(dòng)全頻段的節目搜索時(shí)間會(huì )省很多，這不僅對設計調試方便，對家庭用戶(hù)來(lái)說(shuō)更是件舒心的事。

該芯片的兼容性從兩方面考慮：一是要能夠適應不同的前端模擬高頻頭，SMT1656A通過(guò)采用非平衡的中頻輸入、頻譜翻轉識別、寬范圍頻偏調整、雙AGC獨立調節等技術(shù)手段實(shí)現兼容不同的前端。二是適應不同的處理器平臺，SMT1656A輸出采用標準的DVB輸出格式(公共接口)，支持串行和并行TS流輸出，其驅動(dòng)程序已在卓然、ST、LSI等多個(gè)處理器平臺上成功移植。此外，TS輸出支持三態(tài)，適用于多制式接收機系統。

SMT1656A在設計和測試期間就受到一些著(zhù)名高頻頭廠(chǎng)家和機頂盒廠(chǎng)家的關(guān)注和支持，提供了前端TUNER、測試環(huán)境、技術(shù)建議等許多幫助，與直接用戶(hù)的這種密切交流，保證了SMT1656A在功能、電路接口、寄存器設置等方面完全能夠滿(mǎn)足用戶(hù)的實(shí)際需求。

圖1是基于該芯片的機頂盒接收機系統組成框圖。SMT1656A的輸入為來(lái)自前端模擬調諧器(TUNER)的36MHz左右中頻信號，經(jīng)過(guò)基帶轉換為IQ正交信號，再通過(guò)時(shí)域同步(由內插濾波器、TED、環(huán)路濾波器、NCO組成的環(huán)路)、匹配濾波、均衡器、載波恢復模塊之后得到恢復的QAM星座，判決后進(jìn)入FEC解碼單元，最終輸出TS流。

SMT1656A通過(guò)I2C接口與微處理器通訊，完成內部寄存器的讀寫(xiě)控制。同時(shí)，通過(guò)I2C中繼，微處理器能夠配置前端模擬高頻頭。

表1：SMT1656A與同類(lèi)芯片比較。

先進(jìn)的系統算法實(shí)現卓越的接收性能

中國的有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò )從80年代開(kāi)始建設，形成目前多級管理的網(wǎng)絡(luò )。在用戶(hù)端的信號無(wú)論是信號強度和質(zhì)量都有一定程度的惡化，這就對接收機性能提出了更高的要求。接收性能是SMT1656A設計要求的重要指標。

SMT1656A雖然是中國公司最早設計出的DVB-C解碼芯片，但相對一些國際公司的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)又是后來(lái)者。但該方案能夠在許多環(huán)節采用當今最先進(jìn)的系統算法，使之性能無(wú)論是在接收靈敏度、信噪比門(mén)限等都比同類(lèi)產(chǎn)品有明顯提高。這主要體現在以下三個(gè)方面：

1．同步模塊采用新的基于FARROW結構的拉格朗日算法，性能比傳統算法提高將近1db。定時(shí)的收斂速度也有很大提高，仿真證明，該算法一般只需要500到1,000個(gè)符號點(diǎn)就可以取得符號同步，優(yōu)于其他算法。經(jīng)過(guò)測試，在不同的信噪比、不同的符號率以及不同的調制方式的情況下，該環(huán)路的性能穩定。

2．濾波器的優(yōu)化設計。

接收端的“匹配濾波”是針對發(fā)射端的成形濾波而言，與成形濾波相匹配實(shí)現了數字通信系統的最佳接收。所以，匹配濾波器的性能好壞對系統的整體性能有非常重要的影響。

在電路實(shí)現中，存在設計節數(硬件資源)與性能的矛盾，在有限的資源條件下追求性能的最大化是算法設計的目標。

SMT1656A采用的匹配濾波器只需33節，滾降系數為0.15，帶外抑制比在-55db以上，遠遠小于DVB-C標準所要求的-43db。

3． 均衡器設計中采用盲均衡+DDLMS算法

系統采用盲均衡算法與DDLMS算法相結合的方式，使均衡器的性能有很大提高?？紤]到算法復雜度以及穩定性，重點(diǎn)研究了盲均衡算法的代價(jià)函數凸性問(wèn)題，以及基于CMA的盲均衡算法的改進(jìn)，針對高階QAM信號的特點(diǎn)，提出了改進(jìn)算法，克服了CMA算法以及一些改進(jìn)算法中存在的缺點(diǎn)。

作者：趙寶龍

深圳國微技術(shù)有限公司