基于Nios II DTMB單頻網適配器設計

1 引言

作為地面數字電視的組網方式之一，單頻網(SingleFrequendy Network，SFN)具有節省頻率資源和能實現大范圍無線覆蓋的特點，在世界各地得到廣泛應用。組建單頻網要解決的一個難題是發射機的同步問題，為此單頻網引入了GPS接收機和單頻網適配器來實現全網的同步。

2006年8月具有自主知識產權的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間同步，與DVB-T等標準相比，實現單頻網更具優勢。

2 單頻網適配器總體實現方案

單頻網主要有中心發射站的單頻網適配器、GPS接收機、中轉站的同步系統以及支持單頻網模式的調制器組成。在中心發射站，單頻網適配器每隔一個兆幀就往MPEG-2碼流中插入一個MIP包(Mega-frame Initial-ization Packet)。MIP包中攜帶有傳輸參數信令(TPS)、同步時間標簽(STS)和最大延遲等重要參數。經單頻網適配器處理的碼流通過初級分布網絡傳輸到中轉站后，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射機的發射時間和頻率，從而實現網絡同步。

DTMB的單頻網適配器主要由FPGA實現的核心功能模塊和基于Nios II軟核CPU實現的控制模塊組成，如圖1所示。核心功能模塊即適配器模塊，主要實現MIP包計算和插入，可編程參考時鐘(PCR)校正，傳輸流速率適配以及DS3輸出接口的適配；控制模塊主要實現人機交互部分如鍵盤和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用來存儲FPGA的配置信息和系統控制程序，DDS模塊用來產生輸出碼流所需時鐘。通過鍵盤和LCD接口，用戶可設置系統的工作模式，了解系統的工作狀態。2路ASI碼流經過專門的接口芯片后輸入到 FPGA，適配器模塊根據用戶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Avalon總線掛接在Nios II系統中，它與Nios II的接口如圖2所示。

Nios II通過設置適配器模塊(技術指標見表1)內的控制寄存器來控制適配器模塊，通過讀其內部的狀態寄存器了解工作狀態，或通過中斷信號產生報警信息。