采用SMT1656A實現(xiàn)有線數(shù)字電視接收參數(shù)的優(yōu)化

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

對于中國這樣一個擁有4億電視用戶的電視大國來說，數(shù)字電視的市場潛力十分巨大。有專家估計，2005年，中國數(shù)字電視和機頂盒產品年銷售量將由目前的不到100萬臺猛增至1,500萬臺；到2006年，中國將有20%的家庭將現(xiàn)有的模擬彩電更換或升級到數(shù)字電視機，以實現(xiàn)2008北京數(shù)字奧運、2015年關閉模擬頻道的產業(yè)規(guī)劃。同時，中國目前的有線電視用戶超過了1億戶，而且數(shù)字電視的先期消費者理所當然地集中在城市，因此有線數(shù)字電視廣播是城市普及數(shù)字電視的重要手段和途徑。

機頂盒(包括數(shù)字一體機)的設計和生產也正在進入高潮階段，從同洲等專業(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，參與廠商越來越多。數(shù)字電視將成為繼手機之后一個新的產業(yè)熱點。

在機頂盒設計中，信道解碼芯片是決定接收機性能的關鍵芯片，目前市場上的這種芯片以幾家國際公司的產品為代表。不過，在設計應用中，開發(fā)者經常會遇到以下一些挑戰(zhàn)：

圖1：基于SMT1656A的機頂盒接收機系統(tǒng)。

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

這些問題不得到解決，會影響到機頂盒產品的競爭力。

SMT1656A是深圳國微技術有限公司開發(fā)的支持中國有線數(shù)字電視信道傳輸標準(與DVB-C兼容)的接收芯片。該芯片專門針對以上問題設計，能夠有效地解決這些技術挑戰(zhàn)。

SMT1656A特性和應用系統(tǒng)

SMT1656與同類芯片相比，具有使用方便、性能卓越、系統(tǒng)參數(shù)尤其適合有線電視網(wǎng)絡環(huán)境的特點。關鍵技術特性包括：

* 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，對信號質量進行實時監(jiān)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(tǒng)知識和系統(tǒng)設計經驗，通過多年對有線電視網(wǎng)絡特性的研究，對系統(tǒng)參數(shù)進行了優(yōu)化，對不隨有線電視網(wǎng)絡(含前端高頻頭)變化的系統(tǒng)參數(shù)采用優(yōu)化值，提高了性能和穩(wěn)定性，包括環(huán)路濾波參數(shù)、回波范圍等，對其它與環(huán)境因素有關的系統(tǒng)參數(shù)通過I2C總線向用戶開放，以滿足環(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(shù)量合理，便于用戶掌握和使用。

雙AGC調節(jié)很困難是令機頂盒設計師們感到頭疼的事。采用SMT1656A后這個問題變得簡單了。由于該芯片采用雙AGC獨立調節(jié)設計，收斂時間快，能夠適應前端模擬高頻頭的不同增益曲線，用起來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(詳見表1)，同時軟件上采用頻譜跟蹤法，使其自動全頻段的節(jié)目搜索時間會省很多，這不僅對設計調試方便，對家庭用戶來說更是件舒心的事。

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(jié)等技術手段實現(xiàn)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，其驅動程序已在卓然、ST、LSI等多個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(tǒng)。

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

圖1是基于該芯片的機頂盒接收機系統(tǒng)組成框圖。SMT1656A的輸入為來自前端模擬調諧器(TUNER)的36MHz左右中頻信號，經過基帶轉換為IQ正交信號，再通過時域同步(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，判決后進入FEC解碼單元，最終輸出TS流。

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

表1：SMT1656A與同類芯片比較。

先進的系統(tǒng)算法實現(xiàn)卓越的接收性能

中國的有線電視網(wǎng)絡從80年代開始建設，形成目前多級管理的網(wǎng)絡。在用戶端的信號無論是信號強度和質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品來說又是后來者。但該方案能夠在許多環(huán)節(jié)采用當今最先進的系統(tǒng)算法，使之性能無論是在接收靈敏度、信噪比門限等都比同類產品有明顯提高。這主要體現(xiàn)在以下三個方面：

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(tǒng)算法提高將近1db。定時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個符號點就可以取得符號同步，優(yōu)于其他算法。經過測試，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(wěn)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現(xiàn)了數(shù)字通信系統(tǒng)的最佳接收。所以，匹配濾波器的性能好壞對系統(tǒng)的整體性能有非常重要的影響。

在電路實現(xiàn)中，存在設計節(jié)數(shù)(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(jié)，滾降系數(shù)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(tǒng)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。考慮到算法復雜度以及穩(wěn)定性，重點研究了盲均衡算法的代價函數(shù)凸性問題，以及基于CMA的盲均衡算法的改進，針對高階QAM信號的特點，提出了改進算法，克服了CMA算法以及一些改進算法中存在的缺點。

作者：趙寶龍

深圳國微技術有限公司