采用SMT1656A實(shí)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(jī)頂盒等數(shù)字電視接收機(jī)性能的關(guān)鍵芯片。深圳國(guó)微技術(shù)有限公司開發(fā)的DVB-C解碼芯片SMT1656A對(duì)不隨有線電視網(wǎng)絡(luò)(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(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

對(duì)于中國(guó)這樣一個(gè)擁有4億電視用戶的電視大國(guó)來說，數(shù)字電視的市場(chǎng)潛力十分巨大。有專家估計(jì)，2005年，中國(guó)數(shù)字電視和機(jī)頂盒產(chǎn)品年銷售量將由目前的不到100萬臺(tái)猛增至1,500萬臺(tái)；到2006年，中國(guó)將有20%的家庭將現(xiàn)有的模擬彩電更換或升級(jí)到數(shù)字電視機(jī)，以實(shí)現(xiàn)2008北京數(shù)字奧運(yùn)、2015年關(guān)閉模擬頻道的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。同時(shí)，中國(guó)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(fèi)者理所當(dāng)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(jī)頂盒(包括數(shù)字一體機(jī))的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)也正在進(jìn)入高潮階段，從同洲等專業(yè)機(jī)頂盒供應(yīng)商到創(chuàng)維、TCL等電視機(jī)巨頭，甚至包括跨國(guó)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(jī)之后一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)。

在機(jī)頂盒設(shè)計(jì)中，信道解碼芯片是決定接收機(jī)性能的關(guān)鍵芯片，目前市場(chǎng)上的這種芯片以幾家國(guó)際公司的產(chǎn)品為代表。不過，在設(shè)計(jì)應(yīng)用中，開發(fā)者經(jīng)常會(huì)遇到以下一些挑戰(zhàn)：

圖1：基于SMT1656A的機(jī)頂盒接收機(jī)系統(tǒng)。

1. 系統(tǒng)接收參數(shù)很難調(diào)試，隨著環(huán)境改變?cè)S多參數(shù)需重新設(shè)置；
2. 全頻段自動(dòng)搜臺(tái)時(shí)間較長(zhǎng)；
3. 在有些較差的信道環(huán)境下(用戶終端)，接收機(jī)不能正常工作；
4. 缺乏足夠的技術(shù)支持。

這些問題不得到解決，會(huì)影響到機(jī)頂盒產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

SMT1656A是深圳國(guó)微技術(shù)有限公司開發(fā)的支持中國(guó)有線數(shù)字電視信道傳輸標(biāo)準(zhǔn)(與DVB-C兼容)的接收芯片。該芯片專門針對(duì)以上問題設(shè)計(jì)，能夠有效地解決這些技術(shù)挑戰(zhàn)。

SMT1656A特性和應(yīng)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(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(hào)率范圍：1-7MHz；
* 雙AGC(PWM輸出)；
* 糾偏范圍：31%符號(hào)率；
* 均衡器采用盲均衡+DDLMS算法；
* 內(nèi)置誤碼率(BER)測(cè)試，對(duì)信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；
* 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(shè)計(jì)者具備較豐富的電視傳輸系統(tǒng)知識(shí)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，通過多年對(duì)有線電視網(wǎng)絡(luò)特性的研究，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，對(duì)不隨有線電視網(wǎng)絡(luò)(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(duì)其它與環(huán)境因素有關(guān)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(diào)節(jié)很困難是令機(jī)頂盒設(shè)計(jì)師們感到頭疼的事。采用SMT1656A后這個(gè)問題變得簡(jiǎn)單了。由于該芯片采用雙AGC獨(dú)立調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)，收斂時(shí)間快，能夠適應(yīng)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(diào)整范圍較寬(詳見表1)，同時(shí)軟件上采用頻譜跟蹤法，使其自動(dòng)全頻段的節(jié)目搜索時(shí)間會(huì)省很多，這不僅對(duì)設(shè)計(jì)調(diào)試方便，對(duì)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(yīng)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(zhuǎn)識(shí)別、寬范圍頻偏調(diào)整、雙AGC獨(dú)立調(diào)節(jié)等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)兼容不同的前端。二是適應(yīng)不同的處理器平臺(tái)，SMT1656A輸出采用標(biāo)準(zhǔn)的DVB輸出格式(公共接口)，支持串行和并行TS流輸出，其驅(qū)動(dòng)程序已在卓然、ST、LSI等多個(gè)處理器平臺(tái)上成功移植。此外，TS輸出支持三態(tài)，適用于多制式接收機(jī)系統(tǒng)。

SMT1656A在設(shè)計(jì)和測(cè)試期間就受到一些著名高頻頭廠家和機(jī)頂盒廠家的關(guān)注和支持，提供了前端TUNER、測(cè)試環(huán)境、技術(shù)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(shè)置等方面完全能夠滿足用戶的實(shí)際需求。

圖1是基于該芯片的機(jī)頂盒接收機(jī)系統(tǒng)組成框圖。SMT1656A的輸入為來自前端模擬調(diào)諧器(TUNER)的36MHz左右中頻信號(hào)，經(jīng)過基帶轉(zhuǎn)換為IQ正交信號(hào)，再通過時(shí)域同步(由內(nèi)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(fù)模塊之后得到恢復(fù)的QAM星座，判決后進(jìn)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(nèi)部寄存器的讀寫控制。同時(shí)，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(jìn)的系統(tǒng)算法實(shí)現(xiàn)卓越的接收性能

中國(guó)的有線電視網(wǎng)絡(luò)從80年代開始建設(shè)，形成目前多級(jí)管理的網(wǎng)絡(luò)。在用戶端的信號(hào)無論是信號(hào)強(qiáng)度和質(zhì)量都有一定程度的惡化，這就對(duì)接收機(jī)性能提出了更高的要求。接收性能是SMT1656A設(shè)計(jì)要求的重要指標(biāo)。

SMT1656A雖然是中國(guó)公司最早設(shè)計(jì)出的DVB-C解碼芯片，但相對(duì)一些國(guó)際公司的產(chǎn)品來說又是后來者。但該方案能夠在許多環(huán)節(jié)采用當(dāng)今最先進(jìn)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(chǎn)品有明顯提高。這主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

1．同步模塊采用新的基于FARROW結(jié)構(gòu)的拉格朗日算法，性能比傳統(tǒng)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(hào)點(diǎn)就可以取得符號(hào)同步，優(yōu)于其他算法。經(jīng)過測(cè)試，在不同的信噪比、不同的符號(hào)率以及不同的調(diào)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(shè)計(jì)。

接收端的“匹配濾波”是針對(duì)發(fā)射端的成形濾波而言，與成形濾波相匹配實(shí)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(duì)系統(tǒng)的整體性能有非常重要的影響。

在電路實(shí)現(xiàn)中，存在設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的目標(biāo)。

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(yuǎn)遠(yuǎn)小于DVB-C標(biāo)準(zhǔn)所要求的-43db。

3． 均衡器設(shè)計(jì)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(jié)合的方式，使均衡器的性能有很大提高?？紤]到算法復(fù)雜度以及穩(wěn)定性，重點(diǎn)研究了盲均衡算法的代價(jià)函數(shù)凸性問題，以及基于CMA的盲均衡算法的改進(jìn)，針對(duì)高階QAM信號(hào)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(guó)微技術(shù)有限公司