本文以杭州国芯公司的gx1001系列dvb-c信道解调解码芯片为基础，探讨此类芯片的关键组成部分、如何实现以及结合实际应用所做的优化设计。

    随着数字有线电视的日益普及，庞大的用户端设备市场开始展现出巨大商机，而用户端设备的核心之一——信道解调解码芯片的性能将成为许多厂商考虑的重中之重。

    杭州国芯推出的gx1001系列就是一款颇具特色的dvb-c信道解调解码芯片。它集成了10位a/d转换器，采用直接中频信号输入，支持dvb-c下16qam、32qam、64qam、128qam和256qam解调；支持可变符号率信号(符号率下限可到0.45mhz，上限根据外接晶振会有所不同)；由于使用了数字内插原理，所以只需要一个固定频率的外部晶振；其优化后的载波恢复和均衡算法可以在大载波频偏情况下对抗强烈回波的恶劣信道；具有完全符合dvb-c标准的rs解码、解交织和mpeg-2 ts流串/并行输出。可广泛用于数字有线电视机顶盒、调谐器等方面。

    图1：gx1001芯片结构图。

    该芯片的简明结构框图如图1所示。信号经a/d采样进入芯片，agc模块根据信号平均幅度调节调谐器(tuner)的中频和射频放大器增益，采样进来的通带信号经基带搬移后变为i、q两路基带信号。插值器根据定时恢复模块提供的控制信息把采样频率上的i、q路信号变换到实际符号率上去，再经成形滤波、降抽样后送入解旋器。解旋器根据载波恢复提供的控制信号纠正信号残余频差和相差，经均衡器消除线性失真后，完成信号的解调过程，再经映射、解交织、rs解码和解扰码，得到最终ts流输出。

    自动增益控制(agc)

    agc是信号所要经过的第一个环节。接收机收到的信号强度随接收条件会有很大的变化，agc模块根据a/d采样进来信号的平均幅度调整调谐器部分rf和if放大器的增益，以使信号保持一定的幅度。

    agc模块设计的两个重要指标是稳定性和响应速度。稳定性要求agc在工作时控制电压抖动小，不易受脉冲干扰的影响。响应速度要求agc电路在开始工作的瞬间能尽快把输入信号放大/衰减到正常的范围，并在工作中能够跟上信号幅度的低频变化。可以看出这两个指标实际是矛盾的，所以在设计过程中根据实际情况做了多次的测试，以找出两者之间最佳的权衡，同时关键参数做成可配置的，便于用户调整。

    基带搬移

    顾名思义，此模块的作用就是把ad采样进来的中频信号搬移到基带上去，以进行插值和奈奎斯特滤波。

    基带搬移后还会有残余频差，由后面的载波恢复模块去除。如果残余频差较大，载波恢复模块就把频差置到基带搬移模块，以使信号无失真地通过奈奎斯特滤波器。

    图2：基带搬移。

    定时恢复

    定时恢复也可以理解为符号率变换。接收机a/d采样的速率就是晶振频率，定时恢复模快的任务就是把晶振频率上的数据变换到它的实际符号率上面去。

    定时恢复部分采用全数字方案实现，由抗混叠滤波器、误差提取、环路滤波、本地振荡器、插值器五部分组成。抗混叠滤波器用于在低符号率时滤掉带外的干扰，防止频谱混叠。误差提取部分使用gardner算法，这个经典算法已经被广泛应用，实现简单，性能良好。环路滤波部分使用理想比例积分滤波器，考虑到gardner算法提取出的误差噪声过大，故误差信号在送入理想比率积分滤波器之前先进行预滤波处理。本地振荡器受环路滤波器输出控制，产生插值相位信号。插值器采用失真较小的分段抛物线插值方案，根据相位信号把晶振频率上的数据变换到实际符号率上去。

    载波恢复

    系统稳定工作时，使用判决环进行载波恢复，这种方案实现简单、精度高、抖动小，具有良好的性能。

    但在大频偏的情况下，判决环的捕捉范围不能满足要求了，需要其它辅助手段帮助载波捕捉，gx1001 使用鉴频(fd)和扫频相结合的方法，使系统同时具有较快的捕捉速度和很宽的捕捉范围。