基于Nios II DTMB單頻網(wǎng)適配器設計

1 引言

作為地面數字電視的組網(wǎng)方式之一，單頻網(wǎng)(SingleFrequendy Network，SFN)具有節省頻率資源和能實(shí)現大范圍無(wú)線(xiàn)覆蓋的特點(diǎn)，在世界各地得到廣泛應用。組建單頻網(wǎng)要解決的一個(gè)難題是發(fā)射機的同步問(wèn)題，為此單頻網(wǎng)引入了GPS接收機和單頻網(wǎng)適配器來(lái)實(shí)現全網(wǎng)的同步。

2006年8月具有自主知識產(chǎn)權的DTMB標準正式確定為中國地面數字廣播傳輸標準，該標準中，系統的信號幀與絕對時(shí)間同步，與DVB-T等標準相比，實(shí)現單頻網(wǎng)更具優(yōu)勢。

2 單頻網(wǎng)適配器總體實(shí)現方案

單頻網(wǎng)主要有中心發(fā)射站的單頻網(wǎng)適配器、GPS接收機、中轉站的同步系統以及支持單頻網(wǎng)模式的調制器組成。在中心發(fā)射站，單頻網(wǎng)適配器每隔一個(gè)兆幀就往MPEG-2碼流中插入一個(gè)MIP包(Mega-frame Initial-ization Packet)。MIP包中攜帶有傳輸參數信令(TPS)、同步時(shí)間標簽(STS)和最大延遲等重要參數。經(jīng)單頻網(wǎng)適配器處理的碼流通過(guò)初級分布網(wǎng)絡(luò )傳輸到中轉站后，中轉站的同步系統從MIP中提取出TPS等重要信息后調整本地發(fā)射機的發(fā)射時(shí)間和頻率，從而實(shí)現網(wǎng)絡(luò )同步。

DTMB的單頻網(wǎng)適配器主要由FPGA實(shí)現的核心功能模塊和基于Nios II軟核CPU實(shí)現的控制模塊組成，如圖1所示。核心功能模塊即適配器模塊，主要實(shí)現MIP包計算和插入，可編程參考時(shí)鐘(PCR)校正，傳輸流速率適配以及DS3輸出接口的適配；控制模塊主要實(shí)現人機交互部分如鍵盤(pán)和LCD的控制以及適配器模塊工作方式的控制。

圖1中，FLASH，SRAM和SDRAM用來(lái)存儲FPGA的配置信息和系統控制程序，DDS模塊用來(lái)產(chǎn)生輸出碼流所需時(shí)鐘。通過(guò)鍵盤(pán)和LCD接口，用戶(hù)可設置系統的工作模式，了解系統的工作狀態(tài)。2路ASI碼流經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的接口芯片后輸入到 FPGA，適配器模塊根據用戶(hù)的設置在碼流中插入相應的MIP包，最終輸出為2路ASI接口的碼流，一路光纖接口的碼流，一路DS3接口的碼流。

適配器模塊作為自定義組件通過(guò)Avalon總線(xiàn)掛接在Nios II系統中，它與Nios II的接口如圖2所示。

Nios II通過(guò)設置適配器模塊(技術(shù)指標見(jiàn)表1)內的控制寄存器來(lái)控制適配器模塊，通過(guò)讀其內部的狀態(tài)寄存器了解工作狀態(tài)，或通過(guò)中斷信號產(chǎn)生報警信息。