軟件無線電使汽車收音機同時支持多種數(shù)字廣播標準

　　集所有功能于一體，這并非虛言?，F(xiàn)在，設(shè)計工程師可以只通過一個數(shù)字收音硬件平臺，就能靈活地滿足功能豐富的汽車信息娛樂系統(tǒng)的各種需求。事實上，自Joseph Mitola于20世紀90年代中期提出軟件無線電 (SDR)的概念以來，它就立刻成為人們關(guān)注和研究的焦點。軟件無線電為無線電應(yīng)用設(shè)計者解決了諸多難題，尤其是為實現(xiàn)全球的通用性，收音機所必須支持的標準數(shù)量，以及支持多重標準所需的成本。那為什么是現(xiàn)在呢?

　　盡管SDR概念已經(jīng)在軍事應(yīng)用中普及多年，但直到最近，對成本敏感的產(chǎn)品，如汽車收音機和手機的設(shè)計者們才開始設(shè)計基于SDR的解決方案。摩爾定律是一個重要的實現(xiàn)因素，也能使數(shù)百萬的晶體管支持高計算密度信號處理芯片。但是，僅憑預(yù)處理能力是不夠的。因為在現(xiàn)實世界，還應(yīng)根據(jù)功耗、芯片尺寸和處理核心架構(gòu)的靈活性等其他指標判斷收音性能，從而適應(yīng)新的標準。

　　除此之外，在必須滿足不同地區(qū)的汽車信息娛樂標準要求的同時，工程師也面臨著開發(fā)通用的解決方案的問題，因為對于為全球客戶提供服務(wù)的汽車OEM(原始設(shè)備制造商)而言，單一的方案是不夠的。例如，在美國，HD Radio目前已成為主要汽車品牌的車載娛樂系統(tǒng)中的核心元件。同時，在歐洲，從英國開始，政府選擇了DAB/DAB+/T-DMB標準系列;而德國、法國和意大利等其他歐洲國家對DAB、DAB+和T-DMB也表現(xiàn)出更大的熱情。

　　為了解決標準不統(tǒng)一帶來的問題，恩智浦半導(dǎo)體的工程師們提出了一個非常靈活的SDR理念，即信號處理模塊變成一種可在不同標準之間所共享的功能。該解決方案采用了由恩智浦及其合作伙伴共同開發(fā)的最先進的嵌入式數(shù)字信號處理內(nèi)核，能夠支持現(xiàn)有汽車應(yīng)用中的各種收音標準， 還能通過更新軟件來適應(yīng)未來的新的標準。恩智浦的SAF356x是首款用于地面數(shù)字廣播的多標準基帶協(xié)處理器，除HD Radio，DAB等標準外，還可以通過軟件更新來支持包括DRM或DRM+在內(nèi)的其他標準。

　　作為一個兼容多種標準的處理器，SAF356x可以代替目前用于車載娛樂系統(tǒng)的多個芯片，通過靈活的軟件升級來適應(yīng)未來的平臺拓展及升級。為了說明各種標準的異同，下面我們來具體研究一下這些標準。

　　數(shù)字調(diào)幅廣播 (DRM)

　　DRM是一種30MHz頻率以下的短、中、長波數(shù)字收音系統(tǒng)。它具有接近FM的音質(zhì)以及數(shù)字傳輸?shù)姆奖阈?，對于AM接收效果的提升是非常顯著的。

　　DRM系統(tǒng)采用編碼正交頻分復(fù)用 (COFDM) 技術(shù)。所有由數(shù)字編碼產(chǎn)生的音頻數(shù)據(jù)以及相關(guān)的信息數(shù)據(jù)均通過大量緊密排列的載波進行傳輸。

　　所有載波均包含在傳輸信道中，時間和頻率交織的方法用以減輕多徑干擾所造成的衰減。OFDM和編碼的各種參數(shù)均可以更改，保證DRM可以在不同的傳播環(huán)境中正常運行。

　　DRM的最大比特率為72 kbit/s。圖1為DRM信道編碼器的框圖。

　　DRM系統(tǒng)利用MPEG 4高效高級音頻壓縮 (HE AAC+ v2) ，以低數(shù)據(jù)率提供高質(zhì)量音頻。此外，碼激勵線性預(yù)測編碼 (CELP) 和諧波矢量激勵編碼 (HVXC) 語音壓縮算法則以更低的數(shù)據(jù)率對單獨的語音信號進行編碼，如圖2所示。

　　DRM+

　　DRM+是在DRM基礎(chǔ)上的進一步發(fā)展，它是在波段I和波段II (FM-波段) 上數(shù)字收音傳輸?shù)臉藴省６?，OFDM可提供高效頻譜利用和無干擾移動接收。憑借其95 kHz的帶寬，DRM+適合歐洲使用的100 kHz FM模式，可以在波段II的各個頻段中傳輸。