現(xiàn)在，汽車電視接收機不僅能夠接收模擬電視信號（它仍將在城市以外的地區(qū)繼續(xù)存在數年），而且也能夠接收和處理DVB T信號。在柏林推出的DVB T（地面數字廣播）數字電視也已經影響到汽車娛樂系統(tǒng)中的電視接收。Hirschmann Electronics已經開發(fā)出基于FPGA的“混合電視接收機”，以滿足此類新興的需求。新的混合接收機還采用了改進的分集算法，獲得更好的模擬接收質量。
最初規(guī)劃的模擬電視發(fā)射機是面向固定的家庭用戶，在屋頂上安裝定向天線就可以收到清晰的圖像。然而，用于移動電視接收的天線通常安放得都更低。不僅天線高度不一，而且由于接收的信號隨著汽車的運行路線不斷地變化，在這種情況下也無法使用定向天線。另外，由于信號經建筑物或其它車輛的散射和折射，接收的信號會相互疊加。這樣會導致信號的損失（Rayleigh幅度分布）。
德國（柏林）第一代DVB T網絡是為便攜接收而不是移動接收而設計的。因此，要獲得令人滿意的車內電視接收效果需要具有多天線的“分集”系統(tǒng)。例如，使用“掃描分集”技術，系統(tǒng)自行控制在不同天線之間切換，選擇具有最高接收電平的天線。對于模擬電視，因為視頻和聲音的載波相差5MHz，且受到不同源的干擾，所以可以分別對視頻和聲音進行這種切換。
Hirschmann的接收機為疊加接收信號的模擬電視設計了一個改良的專用過程。首先掃描信號，然后對時間同步，之后測算每個獨立信號的質量。采用這種測試方法確定“權重因子”。這些權重因子乘以每個接收信號。這種處理過程得到的信號比單一的最佳接收信號具有更好的信噪比。
DVB T接收機天線采用MRC（最大比值合并）分集。采用這種方式，將最佳的載波信號組合形成輸出信號，即使車輛的運行速度超過100Km/h（60mph）也能確保汽車電視獲得良好的接收質量。
頻率分集的作用獨立于天線分集：在接收過程中，Hirschmann混合電視接收機無需對用戶部分作任何操作，就掃描發(fā)射機情況。如果發(fā)現(xiàn)某個信道承載同樣的內容，但接收質量更好，設備會自動切換到這個新的信道。這樣用戶就可以在旅行過程中連續(xù)不斷地觀看節(jié)目，而不必當汽車經過某個發(fā)射臺覆蓋范圍時手動調諧。
接收機體系
電路框圖是采用三路接收的Hirschmann混合電視接收機示例。雖然系統(tǒng)可以增減可能的接收通道數量，一般推薦兩至四個通道。接收通道數量越多會改善接收質量，但同時也會增減系統(tǒng)硬件和軟件復雜性。
調諧器使用的輸入信號是從集成天線接收到的RF信號――碟形天線通常通過受控放大器接到單獨的調諧器上。調諧器是混合調諧器，可接收任何標準的模擬信號和DVB T信號。對于模擬接收，調諧器中會集成相應的解調器。在模擬接收過程中，模數轉換器掃描模擬視頻和音頻信號，將其送往混合接收機的FPGA器件。
在DVB-T接收過程中，編碼正交頻分復用器（COFDM）解調器將送出MPEG數據流。獨立的COFDM解調器連接在一起，實現(xiàn)所需的MRC分集，優(yōu)化MPEG數據流。MPEG解碼器從MPEG數據流中提取出視頻、音頻和數據信號。然后這些信號也送往FPGA。MPEG解碼器連接著外部SDRAM存儲器。
用FPGA進行數字信號處理
所有的數字信號處理，包括模擬視頻和聲音的天線分集、基帶聲音處理、電文譯碼和其它數據內容如視頻節(jié)目系統(tǒng)（VPS）、管理和存儲SDRAM存儲器中的這些信息以及通過串口和控制主機通信等，都可以在Altera Cyclone EP1C12 FPGA中完成。Cyclone FPGA不僅提供了邏輯和算術功能，其中的RAM也可以用于諸如FIFO等功能。
Hirschmann分集接收機的設計者充分利用Altera的開發(fā)工具，創(chuàng)建支持系統(tǒng)功能所需的復雜單元。例如，Altera的FIR編譯器能自動生成有限沖激響應濾波器（FIR），SOPC Builder工具能生成控制器系統(tǒng)。該控制器包括Nios嵌入處理器，以及RAM、串口和SDRAM控制器。FPGA的配置數據存放在EPCS4串行Flash存儲器中，當接收機打開時加載到FPGA中。
FPGA處理的圖形數據發(fā)送給數模轉換器，在電視屏上顯示模擬信號。從FPGA送出的音頻數字信號送給MOST接收機，然后送給MOST總線。當用戶通過MMI輸入控制指令，這些指令也會通過MOST總線發(fā)送給收發(fā)信機。主機控制器和接收機的可配置部分之間進行通信，管理整個系統(tǒng)的控制功能。
低成本的FPGA
Hirschmann電視接收機中使用的低成本Cyclone EP1C12器件有12,000多個邏輯單元和234Kbit的嵌入存儲器。該系列中的所有五個器件都有汽車溫度范圍（-40°C至+125°C）的產品。這些器件中的嵌入存儲器由多個4,608bit的存儲塊組成，可以快速地訪問本地的數據存儲器資源。每個存儲塊支持多種配置，包括真雙口和單口RAM、ROM和FIFO。由于Cyclone FPGA提供了專用接口，能夠很容易地配置為同DDR-SDRAM或FCRAM通信。該接口具有高達266Mbps的快速可靠的數據傳送性能。
Cyclone器件系列具有八個低偏移的全局時鐘網，它們分布在整個芯片內，由四個專用時鐘管腳饋入。對于整個系統(tǒng)的時鐘管理，器件的PLL（每個有三個輸出抽頭）也能夠勝任頻率合成和相位偏移的工作。
內嵌處理器的FPGA系統(tǒng)
Cyclone FPGA顯然是為基于處理器的應用進行了優(yōu)化，尤其是能從嵌入軟核處理器如Altera的Nios處理器中受益的應用。典型的Nios控制器系統(tǒng)由一個CPU、片內RAM和ROM、一個外部存儲控制器和許多串行和并行接口組成。這樣一個基于Nios的系統(tǒng)需要大約1,500個邏輯單元（LE），占用Cyclone EP1C12器件有效邏輯資源的12.5%。
所有的Nios模塊都可以通過多主交換陣列連接到Avalon總線上。Nios處理器是一款五級流水線的16或32位RISC處理器，基于數據和地址總線完全分離的Harvard結構。Avalon交換陣列完全支持以上種總線。Nios處理器的同步接口，低的資源利用率和優(yōu)化的性能使之極其適合于在可編程邏輯中實現(xiàn)。其它的特性包括多達512個寄存器的大型寄存器組和多達64個優(yōu)先級可調的中斷。
Nios處理器的用戶也可自行為Nios處理器設計增加專用指令。這些指令是由用戶定義在硬件中實現(xiàn)的處理器命令。例如，在軟件中估計需要80個時鐘周期的乘法功能若以專用指令執(zhí)行只需要兩個周期。這樣就能將諸如加速信號處理任務等各種功能集成到指令集中，能夠處理多達五條不同的指令。系統(tǒng)設計者使用Altera的SPOC Builder工具自動創(chuàng)建Nios系統(tǒng)單元之間的接口邏輯，為其分配一個空閑的操作碼，并生成所有所需的C和匯編器的宏。
Nios處理器的設計環(huán)境包括參數化硬件描述和自適應的軟件開發(fā)環(huán)境。Altera器件如Cyclone、Stratix、Stratix GX和HardCopy器件能夠實現(xiàn)Nios處理器。典型的FPGA內的Nios處理器性能在50至125MIPS之間。Nios軟核處理器支持的操作系統(tǒng)包括ATI Nucleus，uC/OSII和KROS。
可編程系統(tǒng)（SOPC）設計
設計者使用Altera的SOPC Builder工具能以簡單的按部就班的方式生成期望的系統(tǒng)。首先，選擇用于處理的CPU――本例中是Nios結構。然后設置不同的結構特性配置處理器。最重要的參數包括：
數據總線寬度
寄存器組大小
硬件支持的算術功能（如乘法）
性能或尺寸優(yōu)化
支持操作系統(tǒng)
專用指令（除法，浮點單元，FFT和其它）
CPU經裁剪符合預期的系統(tǒng)需求，設計者只需要建立Nios控制系統(tǒng)所需的接口。輔以圖形用戶接口，由齊全的不同模塊的庫構建所需的系統(tǒng)。接口庫包括器件使用的IP核和Altera IP合作者提供的模塊。也可以將專用模塊添加到模塊列表中，以后該模塊就可以成為特定用戶群的標準塊。
每個IP模塊用各自編程掩碼進行參數配置。在這一過程中，模塊會根據設置的數據總線寬度進行調整，對它的功能進行控制，或對特定的應用進行優(yōu)化。例如，FIR濾波器的抽頭和系數可以調整，以滿足分集電視接收機的特定需求。
下一步是將功能模塊和CPU連接。首先，以圖形方式生成內部總線系統(tǒng)，連接接口模塊和CPU，分配地址范圍和中斷。這樣就設置了整個系統(tǒng)所需的必要單元，系統(tǒng)也隨之實現(xiàn)。
在硬件方面，Altera SOPC Builder生成網絡列表，VHDL或Verilog描述和仿真環(huán)境。在軟件方面，SOPC Builder自動創(chuàng)建程序頭文件，庫以及接口并入程序環(huán)境所需的驅動。
最后一步是將Nios設計集成到PLD中，編寫應用程序，將系統(tǒng)及庫和操作系統(tǒng)合成在一起，對目標系統(tǒng)進行編程。所有這些步驟都將在Quartus II集成開發(fā)環(huán)境中完成，該環(huán)境也可用于最后的驗證和調試階段。
數字電視開發(fā)的下一目標
未來Hirschmann計劃將其它的數字標準如ISDB T（日本）和ATSC（USA）集成到該系統(tǒng)中。Hirschmann也在研究“天線底部接收機”的概念，即接收機位于天線的底部。這種布置可以不需要RF饋線和放大器，從而進一步改善接收質量。將接收機的部分硬件轉換為軟件，這樣可以通過軟件對不同的廣播服務進行配置。
這樣的軟件無線電是基于一致的硬件平臺，這樣整個系列接收機的衍生品可以在很大的頻率范圍內由軟件進行調整、配置和使用。軟件無線電的概念要求在天線上之間掃描廣播信號，然后在數字域上進行全部的后續(xù)處理。現(xiàn)在，還無法實現(xiàn)這種意義上的軟件無線電，因為無法達到所需的系統(tǒng)處理性能，最重要的是根本無法提供模數變換器所需的很高的采樣頻率。不過，以近乎中頻工作的軟件無線電子集現(xiàn)在可能已經很明確了。由于這種無線電技術具有令人滿意的質量和便利的特性，很可能很快就會配置到新的轎車中。
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