基于Nios II DTMB单频网适配器设计

1 引言

作为地面数字电视的组网方式之一，单频网(SingleFrequendy Network，SFN)具有节省频率资源和能实现大范围无线覆盖的特点，在世界各地得到广泛应用。组建单频网要解决的一个难题是发射机的同步问题，为此单频网引入了GPS接收机和单频网适配器来实现全网的同步。

2006年8月具有自主知识产权的DTMB标准正式确定为中国地面数字广播传输标准，该标准中，系统的信号帧与绝对时间同步，与DVB-T等标准相比，实现单频网更具优势。

2 单频网适配器总体实现方案

单频网主要有中心发射站的单频网适配器、GPS接收机、中转站的同步系统以及支持单频网模式的调制器组成。在中心发射站，单频网适配器每隔一个兆帧就往MPEG-2码流中插入一个MIP包(Mega-frame Initial-ization Packet)。MIP包中携带有传输参数信令(TPS)、同步时间标签(STS)和最大延迟等重要参数。经单频网适配器处理的码流通过初级分布网络传输到中转站后，中转站的同步系统从MIP中提取出TPS等重要信息后调整本地发射机的发射时间和频率，从而实现网络同步。

DTMB的单频网适配器主要由FPGA实现的核心功能模块和基于Nios II软核CPU实现的控制模块组成，如图1所示。核心功能模块即适配器模块，主要实现MIP包计算和插入，可编程参考时钟(PCR)校正，传输流速率适配以及DS3输出接口的适配；控制模块主要实现人机交互部分如键盘和LCD的控制以及适配器模块工作方式的控制。

图1中，FLASH，SRAM和SDRAM用来存储FPGA的配置信息和系统控制程序，DDS模块用来产生输出码流所需时钟。通过键盘和LCD接口，用户可设置系统的工作模式，了解系统的工作状态。2路ASI码流经过专门的接口芯片后输入到 FPGA，适配器模块根据用户的设置在码流中插入相应的MIP包，最终输出为2路ASI接口的码流，一路光纤接口的码流，一路DS3接口的码流。

适配器模块作为自定义组件通过Avalon总线挂接在Nios II系统中，它与Nios II的接口如图2所示。

Nios II通过设置适配器模块(技术指标见表1)内的控制寄存器来控制适配器模块，通过读其内部的状态寄存器了解工作状态，或通过中断信号产生报警信息。