SDR — 創(chuàng)新蓄勢(shì)待發(fā)

         隨著處理器性能的爆炸式發(fā)展，軟件無(wú)線(xiàn)電(SDR)引起了汽車(chē)OEM制造商的極大興趣。首先，將無(wú)線(xiàn)電功能移植到軟件可以為全球汽車(chē)生產(chǎn)帶來(lái)成本優(yōu)勢(shì)。其次，SDR為汽車(chē)制造商提供更多創(chuàng)新應(yīng)用選擇，線(xiàn)路靈活度更高。然而，SDR本身目前還遠(yuǎn)不是一項(xiàng)性?xún)r(jià)比突出的解決方案。市場(chǎng)還需要集專(zhuān)門(mén)化與靈活性于一體的功能模塊。

        時(shí)光回溯到1922年，當(dāng)時(shí)18歲的George Frost對(duì)收聽(tīng)廣播沉迷不已。他只是給新買(mǎi)的福特T型車(chē)的門(mén)上裝了一個(gè)接收器，就因此而發(fā)明了車(chē)載無(wú)線(xiàn)電。80余年后，車(chē)載無(wú)線(xiàn)電給汽車(chē)工業(yè)帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)：工程師們?nèi)缃窦毙杼峁┮环N解決方案，使車(chē)載無(wú)線(xiàn)電能夠同時(shí)接收常規(guī)的模擬信號(hào)和數(shù)字無(wú)線(xiàn)電信號(hào)。數(shù)字無(wú)線(xiàn)電意味著更高的音質(zhì)、更多的電臺(tái)選擇以及天氣預(yù)報(bào)、路況信息等服務(wù)。

         全球數(shù)字無(wú)線(xiàn)電存在多種廣播標(biāo)準(zhǔn)，從數(shù)字調(diào)幅廣播(DRM)或DRM+、到數(shù)字音頻廣播 (DAB)或DAB+，再到地面數(shù)字多媒體廣播(T-DMB)和高清廣播(HD Radio)。這就構(gòu)成了一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。就短期內(nèi)來(lái)看，不大可能就單一的標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成一致，畢竟不同的國(guó)家和地區(qū)有著自己的偏好：在美國(guó)，該標(biāo)準(zhǔn)是高清廣播(HD Radio)；在歐洲，則偏向于DAB/DAB+/T-DMB；在印度，DRM是其標(biāo)準(zhǔn)；此外，巴西還在為使用DRM還是高清廣播舉棋不定，而中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)仍然待定。

        上述現(xiàn)狀意味著，汽車(chē)工業(yè)的全球制造商需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和金錢(qián)來(lái)推出因市場(chǎng)而異的數(shù)字無(wú)線(xiàn)電解決方案。工程師們必須去評(píng)估、測(cè)試和集成不同類(lèi)型的硬件，才能讓不同國(guó)家和地區(qū)的駕駛員實(shí)現(xiàn)George Frost當(dāng)初的夢(mèng)想——在車(chē)上收聽(tīng)無(wú)線(xiàn)電廣播。

軟件比硬件更靈活
        將SDR、支持多標(biāo)準(zhǔn)的處理器以及靈活的硬件加速器三者結(jié)合起來(lái)就可以作為解決上述問(wèn)題的一種方法。軟件無(wú)線(xiàn)電(SDR)是一種混頻器、濾波器、調(diào)制器/解調(diào)器和檢波器等典型元件都可以用軟件來(lái)代替的無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)。雖然這種思路很早就被提出來(lái)了，但是由于軟件開(kāi)發(fā)難度極大，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)該系統(tǒng)仍舊處于學(xué)術(shù)研究階段。

        而如今處理器技術(shù)的不斷發(fā)展改變了這種局面。雖然實(shí)現(xiàn)理想的SDR——即軟件對(duì)全部無(wú)線(xiàn)電的處理都由一個(gè)全能型處理器完成——離現(xiàn)實(shí)還有一定的距離，但越來(lái)越多的信號(hào)處理可以由軟件高效完成。這有助于OEM制造商節(jié)省硬件成本，加快汽車(chē)上市速度。

        以下案例展示了該方案的可行性：印度是汽車(chē)制造商們非常感興趣的一個(gè)新興市場(chǎng)。該國(guó)實(shí)施的數(shù)字無(wú)線(xiàn)電標(biāo)準(zhǔn)是DRM(數(shù)字調(diào)幅廣播)，到2012年末，大多數(shù)印度人將可以收聽(tīng)到基于該標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線(xiàn)電廣播。實(shí)際上，將來(lái)印度的所有汽車(chē)都必須配備一個(gè)專(zhuān)門(mén)針對(duì)這一標(biāo)準(zhǔn)而定制的芯片。為找到、評(píng)估并集成這一解決方案，汽車(chē)制造商需要完成大量工作；目前針對(duì)其他市場(chǎng)和標(biāo)準(zhǔn)的工作已全面展開(kāi)。

經(jīng)濟(jì)的方案
        就經(jīng)濟(jì)性而言，SDR更具吸引力——OEM制造商不需要針對(duì)每項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)單獨(dú)開(kāi)發(fā)解決方案，只需要將一個(gè)芯片與支持多種標(biāo)準(zhǔn)的硬件相集成即可。在不同市場(chǎng)使用時(shí)只需要將相應(yīng)軟件激活即可。恩智浦SAF356x數(shù)字無(wú)線(xiàn)電協(xié)處理器也正是這樣一款處理方案，它能支持常見(jiàn)的可選標(biāo)準(zhǔn)，如高清廣播、DAB、DAB+和T-DMB等。這些標(biāo)準(zhǔn)可以通過(guò)特定的軟件來(lái)激活。對(duì)OEM制造商來(lái)說(shuō)，其優(yōu)勢(shì)在于無(wú)論汽車(chē)是給美國(guó)人、印度人還是歐洲人使用，都只需要執(zhí)行一次硬件集成。

        這些案例表明，SDR技術(shù)并不是用全能處理器和軟件來(lái)播放無(wú)線(xiàn)電廣播這么簡(jiǎn)單。這樣的系統(tǒng)根本不會(huì)降低成本。相反，重點(diǎn)是要對(duì)芯片進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，不管其基礎(chǔ)是硬件還是軟件，每種功能都能在技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性?xún)煞矫婢哂凶罴驯憩F(xiàn)的功能模塊進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。如此一來(lái)，這種無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)應(yīng)該至少由兩個(gè)硬件模塊構(gòu)成：一個(gè)是始終作為核心來(lái)實(shí)現(xiàn)FM/AM無(wú)線(xiàn)電功能；另一個(gè)則是通過(guò)SDR來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)，它可以適應(yīng)具體的市場(chǎng)需求，并針對(duì)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編程。

傳送與支持
         這種模塊式解決方案需要注意兩個(gè)重要方面：技術(shù)對(duì)接以及客戶(hù)支持。首先，今天的George Frost在收聽(tīng)無(wú)線(xiàn)電廣播時(shí)，電臺(tái)必須保證將廣播從模擬信號(hào)切換到數(shù)字信號(hào)時(shí)不能有間斷(反之亦然)。為此，這類(lèi)無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)必須支持無(wú)縫DAB-FM混合等功能(指標(biāo)準(zhǔn)之間的漫游)，或者時(shí)間轉(zhuǎn)移功能，使廣播節(jié)目可以在用戶(hù)中斷(如接電話(huà)) 之處接續(xù)。

        第二個(gè)方面是客戶(hù)支持。對(duì)于目前的無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于是由芯片制造商提供的，所以在客戶(hù)支持上的問(wèn)題比較清楚。然而，軟件組件的增多可能使情況變得非常復(fù)雜，因?yàn)榇a可能來(lái)自不同的供應(yīng)商。為此，必須確保無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)供應(yīng)商能夠提供全面的支持，否則隨著軟件份額的增加，他們的支持能力可能會(huì)減弱。

靈活性成就未來(lái)創(chuàng)新
        除經(jīng)濟(jì)性以外，SDR技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是靈活。如果OEM制造商集成的硬件平臺(tái)越開(kāi)放(使用的標(biāo)準(zhǔn)組件以及軟件能實(shí)現(xiàn)的功能越多)，那么系統(tǒng)就越能適應(yīng)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。就好比流行詞“vehicle-to-X”衍生而來(lái)的諸多可能性一樣。這里尤其需要注意，在沒(méi)有確定某種功能會(huì)被市場(chǎng)接受之前，最好不要采用任何硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能。

       “Vehicle-to-X”使汽車(chē)可以實(shí)現(xiàn)基于IEEE 802.11p傳輸標(biāo)準(zhǔn)的相互通信(即“汽車(chē)對(duì)汽車(chē)”)或者實(shí)現(xiàn)與周?chē)闹悄莒o止設(shè)施相連(即“汽車(chē)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施”)。因此，汽車(chē)可以提前觀(guān)察到角落的車(chē)況，并發(fā)現(xiàn)堵車(chē)或危險(xiǎn)地點(diǎn)。同時(shí)也可以提前提醒駕駛員其他車(chē)輛的存在，解決了因?yàn)榭ㄜ?chē)阻擋或者道路彎曲而使駕駛員看不到其他車(chē)輛的問(wèn)題。此外，還可發(fā)出搶修工程車(chē)、救護(hù)車(chē)、交通燈等警告，使駕駛員能夠從容地調(diào)整車(chē)速和駕駛方式。

        在目前的“vehicle-to-X”可能性演示中，SDR是必不可少的組件之一。恩智浦最近在荷蘭埃因霍溫的實(shí)踐演示中使用的V2X平臺(tái)即是以SDR技術(shù)為基礎(chǔ)的。該平臺(tái)專(zhuān)門(mén)針對(duì)汽車(chē)工業(yè)的特殊要求而設(shè)計(jì)，采用了支持靈活編程的多標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線(xiàn)接收器架構(gòu)，并擁有收看移動(dòng)電視與衛(wèi)星廣播等功能。換言之，無(wú)論將來(lái)市場(chǎng)需要什么樣的V2X功能，無(wú)需對(duì)硬件進(jìn)行較大的改動(dòng)，都可以借助該平臺(tái)與SDR技術(shù)將其集成到汽車(chē)中。

數(shù)字化不斷增強(qiáng)，創(chuàng)新性不斷躍升
        只要摩爾定律不變、信號(hào)處理器繼續(xù)發(fā)展，SDR技術(shù)的重要性必將不斷提升。未來(lái)的創(chuàng)新將通過(guò)軟件代碼而不是芯片一一展現(xiàn)在我們面前。有一件事是確定無(wú)疑的：擺在設(shè)計(jì)師面前的新的可能性將大大推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越George Frost 90年前的夢(mèng)想——那只不過(guò)是在開(kāi)車(chē)時(shí)收聽(tīng)廣播而已。