SDR助力實(shí)現創(chuàng )新車(chē)載娛樂(lè )

得益于微處理器不斷增強的性能，軟件定義無(wú)線(xiàn)電(SDR)可以為汽車(chē)OEM制造商提供新的解決方案。將收音機功能從硬件轉向軟件，不但能夠為全球汽車(chē)制造業(yè)帶來(lái)成本優(yōu)勢，同時(shí)也可以在將來(lái)的收音機功能方面為制造商帶來(lái)更大的靈活性。

在首款車(chē)載收音機接收器上市80余年之后，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)正面臨諸多更大的挑戰。車(chē)載收音機必須具備比大多數其他消費類(lèi)產(chǎn)品更多的特性：超長(cháng)壽命、高可靠性和高性能。如今，車(chē)載收音機不但需要支持傳統的模擬無(wú)線(xiàn)電系統(AM和FM)，還需要支持數字無(wú)線(xiàn)電系統。

需要解決的一個(gè)主要問(wèn)題是全球存在多個(gè)不同的數字無(wú)線(xiàn)電廣播標準——從DAB(+)到DRM(+)及HD Radio，如此等等，不一而足。各個(gè)國家或地區由于不同原因(商業(yè)、政治、金融和網(wǎng)絡(luò )等)而選擇了不同的標準。無(wú)線(xiàn)電設計工程師面臨的真正挑戰在于，如何把基于不同廣播技術(shù)、差錯保護方案和編碼技術(shù)的標準有機地集成起來(lái)。

盡管汽車(chē)生產(chǎn)差不多已經(jīng)實(shí)現全球化生產(chǎn)，但車(chē)載收音機市場(chǎng)卻是區域性的，因為各個(gè)地區部署了不同的數字無(wú)線(xiàn)電標準。因此，每個(gè)市場(chǎng)都需要一種專(zhuān)用的數字無(wú)線(xiàn)電解決方案(圖1)。這種多樣性不但成本高昂而且耗費時(shí)間，因為對于每個(gè)市場(chǎng)，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(各種標準均采用專(zhuān)用單器件)。

更加靈活

為使靈活性和成本效率達到最佳平衡，可以通過(guò)適當組合功能強大的DSP(=靈活性)和專(zhuān)用HW加速器(=成本效率)來(lái)實(shí)現。軟件定義無(wú)線(xiàn)電雖然并非什么新思想，但目前為止，純軟件無(wú)線(xiàn)電系統仍然主要用于學(xué)術(shù)研究。

實(shí)現具有商業(yè)價(jià)值的數字無(wú)線(xiàn)電系統的關(guān)鍵是為硬件/軟件做出適當的分工，同時(shí)考慮以下因素：盡量將數字化擴展到天線(xiàn)輸入部分(數字技術(shù)更靈活)；應在硬件中實(shí)現需要固定和常規數據計算的處理步驟(例如：數字濾波)。

嵌入式處理器技術(shù)不斷增強的計算性能已發(fā)生重大變化，SDR亦是如此。如今，仍然無(wú)法在多用途處理器上運行純SDR。然而，將來(lái)可以把越來(lái)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(jiǎn)的供應鏈(采用SDR技術(shù))。

更經(jīng)濟

SDR技術(shù)提供了更加經(jīng)濟的方式?？蛻?hù)可以使用一顆支持多標準的單芯片設計，而無(wú)須為每一種標準開(kāi)發(fā)一種專(zhuān)用的解決方案。這種模式將簡(jiǎn)化物流過(guò)程，并減少芯片開(kāi)發(fā)、軟件驗證、模塊制造等方面的研發(fā)投資。

此類(lèi)解決方案的一個(gè)示例是來(lái)自恩智浦半導體(NXP Semiconductors)公司的數字廣播協(xié)處理器SAF356x(圖3)，該協(xié)處理器支持HD-Radio、DAB、DAB+、T-DMB、DRM和DRM+等標準。每一標準的解決方案可以在汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)通過(guò)編程來(lái)激活。您只需開(kāi)發(fā)高集成度的硬件解決方案，就可支持全世界的收音標準。

圖3：面向多個(gè)市場(chǎng)的多標準數字廣播SAF356x。

其目的還不是在通用處理器上運行完整的收音方案。在當今的技術(shù)條件下，這樣的系統尚不經(jīng)濟。然而，關(guān)鍵是對芯片進(jìn)行獨特的設計，使處理器以技術(shù)和商業(yè)上最適合的方式執行每一種功能，無(wú)論是硬件功能還是軟件功能。因而，一個(gè)多標準收音系統始終包括一個(gè)用于實(shí)現傳統調幅/調頻收音機功能的器件，和一個(gè)通過(guò)SDR實(shí)現相應地區要求的所有數字廣播標準的第二器件。

過(guò)渡期間提供更多支持

還有一個(gè)挑戰是不同技術(shù)、客戶(hù)支持服務(wù)與性能要求的結合。

當DAB+的出現引起編解碼器的變化時(shí)，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)出現了一個(gè)令人困惑的問(wèn)題。盡管在DAB+出現時(shí)，車(chē)載DAB收音機安裝的數量并不是很多，但在當時(shí)，市場(chǎng)上已有不少汽車(chē)采用了僅支持DAB的解決方案，無(wú)法升級到DAB+。轉變到DAB+新編解碼器的過(guò)程存在問(wèn)題，原因很簡(jiǎn)單，因為射頻和音頻處理不夠靈活，無(wú)法進(jìn)行重配置。另外，許多解決方案一旦被安裝在汽車(chē)中，根本就沒(méi)有利用新軟件升級芯片組的機制。而SDR解決方案(與高效芯片設計相結合)可以幫助汽車(chē)制造商和系統解決方案提供商快速應對挑戰。此外，SDR有助于促進(jìn)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)新標準和新功能的普及步伐，因為它為那些演進(jìn)速度較快的消費市場(chǎng)功能提供了更快捷的途徑。

由于同一節目在模擬信道(如調頻)和數字信道(如DAB)之間存在廣播延遲，當收音機從模擬接收方式切換到數字接收模式時(shí)(反之亦然)，如果聆聽(tīng)體驗因此而受到消極影響，其結果將不利于新數字無(wú)線(xiàn)電標準的普及。正因如此，現代收音系統都要求具備“DAB-FM混頻”之類(lèi)的功能，這類(lèi)功能可以在模擬接收與數字接收之間實(shí)現無(wú)縫鏈接且不會(huì )導致任何中斷。收音機將根據接收質(zhì)量參數，始終切換到最佳接收信道。

數字域還有另外一個(gè)優(yōu)勢——可以開(kāi)發(fā)出時(shí)移功能以保障無(wú)線(xiàn)電節目的連續性，比如，從收聽(tīng)者因接電話(huà)而中斷的時(shí)刻開(kāi)始恢復。然而，SDR技術(shù)也可能為客戶(hù)供應鏈帶來(lái)風(fēng)險。對于傳統無(wú)線(xiàn)電系統來(lái)說(shuō)，集成過(guò)程中通常有一家半導體公司提供幫助和服務(wù)。然而，隨著(zhù)針對不同標準的軟件組件的增多，情況可能變得復雜起來(lái)，因為軟件可能來(lái)自不同的供應商。因此，有必要確保在芯片供應商外，建立一個(gè)可靠的供應和服務(wù)網(wǎng)絡(luò )。

采用SDR概念設計的數字收音機和采用RFCMOS技術(shù)的FM/AM收音機無(wú)縫結合

通過(guò)采用SDR和RFCMOS技術(shù)，恩智浦為客戶(hù)提供了將調頻/調幅收音接收系統和數字廣播系統相結合的解決方案。如圖4所示系統結構，將具備模擬廣播信號處理和音頻處理功能的HERO與實(shí)現數字廣播信號處理的SAF356X相連接，即可實(shí)現適用于全球模擬和數字廣播標準的平臺。

圖4：適用于全球廣播系統的解決方案。