SDR助力實現(xiàn)創(chuàng)新車載娛樂

得益于微處理器不斷增強(qiáng)的性能，軟件定義無線電(SDR)可以為汽車OEM制造商提供新的解決方案。將收音機(jī)功能從硬件轉(zhuǎn)向軟件，不但能夠為全球汽車制造業(yè)帶來成本優(yōu)勢，同時也可以在將來的收音機(jī)功能方面為制造商帶來更大的靈活性。

在首款車載收音機(jī)接收器上市80余年之后，汽車產(chǎn)業(yè)正面臨諸多更大的挑戰(zhàn)。車載收音機(jī)必須具備比大多數(shù)其他消費(fèi)類產(chǎn)品更多的特性：超長壽命、高可靠性和高性能。如今，車載收音機(jī)不但需要支持傳統(tǒng)的模擬無線電系統(tǒng)(AM和FM)，還需要支持?jǐn)?shù)字無線電系統(tǒng)。

需要解決的一個主要問題是全球存在多個不同的數(shù)字無線電廣播標(biāo)準(zhǔn)——從DAB(+)到DRM(+)及HD Radio，如此等等，不一而足。各個國家或地區(qū)由于不同原因(商業(yè)、政治、金融和網(wǎng)絡(luò)等)而選擇了不同的標(biāo)準(zhǔn)。無線電設(shè)計工程師面臨的真正挑戰(zhàn)在于，如何把基于不同廣播技術(shù)、差錯保護(hù)方案和編碼技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)地集成起來。

盡管汽車生產(chǎn)差不多已經(jīng)實現(xiàn)全球化生產(chǎn)，但車載收音機(jī)市場卻是區(qū)域性的，因為各個地區(qū)部署了不同的數(shù)字無線電標(biāo)準(zhǔn)。因此，每個市場都需要一種專用的數(shù)字無線電解決方案(圖1)。這種多樣性不但成本高昂而且耗費(fèi)時間，因為對于每個市場，都需要評估、測試和集成不同組合的音頻器件。

圖1：產(chǎn)品鏈(各種標(biāo)準(zhǔn)均采用專用單器件)。

更加靈活

為使靈活性和成本效率達(dá)到最佳平衡，可以通過適當(dāng)組合功能強(qiáng)大的DSP(=靈活性)和專用HW加速器(=成本效率)來實現(xiàn)。軟件定義無線電雖然并非什么新思想，但目前為止，純軟件無線電系統(tǒng)仍然主要用于學(xué)術(shù)研究。

實現(xiàn)具有商業(yè)價值的數(shù)字無線電系統(tǒng)的關(guān)鍵是為硬件/軟件做出適當(dāng)?shù)姆止?，同時考慮以下因素：盡量將數(shù)字化擴(kuò)展到天線輸入部分(數(shù)字技術(shù)更靈活)；應(yīng)在硬件中實現(xiàn)需要固定和常規(guī)數(shù)據(jù)計算的處理步驟(例如：數(shù)字濾波)。

嵌入式處理器技術(shù)不斷增強(qiáng)的計算性能已發(fā)生重大變化，SDR亦是如此。如今，仍然無法在多用途處理器上運(yùn)行純SDR。然而，將來可以把越來越多的處理元件映射到處理器上，從而幫助OEM制造商進(jìn)一步降低硬件成本，提高其產(chǎn)品的成熟度。

圖2：精簡的供應(yīng)鏈(采用SDR技術(shù))。

更經(jīng)濟(jì)

SDR技術(shù)提供了更加經(jīng)濟(jì)的方式?？蛻艨梢允褂靡活w支持多標(biāo)準(zhǔn)的單芯片設(shè)計，而無須為每一種標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)一種專用的解決方案。這種模式將簡化物流過程，并減少芯片開發(fā)、軟件驗證、模塊制造等方面的研發(fā)投資。

此類解決方案的一個示例是來自恩智浦半導(dǎo)體(NXP Semiconductors)公司的數(shù)字廣播協(xié)處理器SAF356x(圖3)，該協(xié)處理器支持HD-Radio、DAB、DAB+、T-DMB、DRM和DRM+等標(biāo)準(zhǔn)。每一標(biāo)準(zhǔn)的解決方案可以在汽車生產(chǎn)線通過編程來激活。您只需開發(fā)高集成度的硬件解決方案，就可支持全世界的收音標(biāo)準(zhǔn)。

圖3：面向多個市場的多標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字廣播SAF356x。

其目的還不是在通用處理器上運(yùn)行完整的收音方案。在當(dāng)今的技術(shù)條件下，這樣的系統(tǒng)尚不經(jīng)濟(jì)。然而，關(guān)鍵是對芯片進(jìn)行獨特的設(shè)計，使處理器以技術(shù)和商業(yè)上最適合的方式執(zhí)行每一種功能，無論是硬件功能還是軟件功能。因而，一個多標(biāo)準(zhǔn)收音系統(tǒng)始終包括一個用于實現(xiàn)傳統(tǒng)調(diào)幅/調(diào)頻收音機(jī)功能的器件，和一個通過SDR實現(xiàn)相應(yīng)地區(qū)要求的所有數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)的第二器件。

過渡期間提供更多支持

還有一個挑戰(zhàn)是不同技術(shù)、客戶支持服務(wù)與性能要求的結(jié)合。

當(dāng)DAB+的出現(xiàn)引起編解碼器的變化時，汽車產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了一個令人困惑的問題。盡管在DAB+出現(xiàn)時，車載DAB收音機(jī)安裝的數(shù)量并不是很多，但在當(dāng)時，市場上已有不少汽車采用了僅支持DAB的解決方案，無法升級到DAB+。轉(zhuǎn)變到DAB+新編解碼器的過程存在問題，原因很簡單，因為射頻和音頻處理不夠靈活，無法進(jìn)行重配置。另外，許多解決方案一旦被安裝在汽車中，根本就沒有利用新軟件升級芯片組的機(jī)制。而SDR解決方案(與高效芯片設(shè)計相結(jié)合)可以幫助汽車制造商和系統(tǒng)解決方案提供商快速應(yīng)對挑戰(zhàn)。此外，SDR有助于促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)和新功能的普及步伐，因為它為那些演進(jìn)速度較快的消費(fèi)市場功能提供了更快捷的途徑。

由于同一節(jié)目在模擬信道(如調(diào)頻)和數(shù)字信道(如DAB)之間存在廣播延遲，當(dāng)收音機(jī)從模擬接收方式切換到數(shù)字接收模式時(反之亦然)，如果聆聽體驗因此而受到消極影響，其結(jié)果將不利于新數(shù)字無線電標(biāo)準(zhǔn)的普及。正因如此，現(xiàn)代收音系統(tǒng)都要求具備“DAB-FM混頻”之類的功能，這類功能可以在模擬接收與數(shù)字接收之間實現(xiàn)無縫鏈接且不會導(dǎo)致任何中斷。收音機(jī)將根據(jù)接收質(zhì)量參數(shù)，始終切換到最佳接收信道。

數(shù)字域還有另外一個優(yōu)勢——可以開發(fā)出時移功能以保障無線電節(jié)目的連續(xù)性，比如，從收聽者因接電話而中斷的時刻開始恢復(fù)。然而，SDR技術(shù)也可能為客戶供應(yīng)鏈帶來風(fēng)險。對于傳統(tǒng)無線電系統(tǒng)來說，集成過程中通常有一家半導(dǎo)體公司提供幫助和服務(wù)。然而，隨著針對不同標(biāo)準(zhǔn)的軟件組件的增多，情況可能變得復(fù)雜起來，因為軟件可能來自不同的供應(yīng)商。因此，有必要確保在芯片供應(yīng)商外，建立一個可靠的供應(yīng)和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

采用SDR概念設(shè)計的數(shù)字收音機(jī)和采用RFCMOS技術(shù)的FM/AM收音機(jī)無縫結(jié)合

通過采用SDR和RFCMOS技術(shù)，恩智浦為客戶提供了將調(diào)頻/調(diào)幅收音接收系統(tǒng)和數(shù)字廣播系統(tǒng)相結(jié)合的解決方案。如圖4所示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將具備模擬廣播信號處理和音頻處理功能的HERO與實現(xiàn)數(shù)字廣播信號處理的SAF356X相連接，即可實現(xiàn)適用于全球模擬和數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)的平臺。

圖4：適用于全球廣播系統(tǒng)的解決方案。