SDR助力實現(xiàn)創(chuàng)新車載娛樂

得益于微處理器不斷增強的性能，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。將收音機功能從硬件轉向軟件，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功能方面為制造商帶來更大的靈活性。

在首款車載收音機接收器上市80余年之后，汽車產(chǎn)業(yè)正面臨諸多更大的挑戰(zhàn)。車載收音機必須具備比大多數(shù)其他消費類產(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)，還需要支持數(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)字無線電廣播標準——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)絡等)而選擇了不同的標準。無線電設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、差錯保護方案和編碼技術的標準有機地集成起來。

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)字無線電標準。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(各種標準均采用專用單器件)。

更加靈活

為使靈活性和成本效率達到最佳平衡，可以通過適當組合功能強大的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)仍然主要用于學術研究。

實現(xiàn)具有商業(yè)價值的數(shù)字無線電系統(tǒng)的關鍵是為硬件/軟件做出適當?shù)姆止ぃ瑫r考慮以下因素：盡量將數(shù)字化擴展到天線輸入部分(數(shù)字技術更靈活)；應在硬件中實現(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，仍然無法在多用途處理器上運行純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：精簡的供應鏈(采用SDR技術)。

更經(jīng)濟

SDR技術提供了更加經(jīng)濟的方式?？蛻艨梢允褂靡活w支持多標準的單芯片設計，而無須為每一種標準開發(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+等標準。每一標準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準。

圖3：面向多個市場的多標準數(shù)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。在當今的技術條件下，這樣的系統(tǒng)尚不經(jīng)濟。然而，關鍵是對芯片進行獨特的設計，使處理器以技術和商業(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，一個多標準收音系統(tǒng)始終包括一個用于實現(xiàn)傳統(tǒng)調幅/調頻收音機功能的器件，和一個通過SDR實現(xiàn)相應地區(qū)要求的所有數(shù)字廣播標準的第二器件。

過渡期間提供更多支持

還有一個挑戰(zhàn)是不同技術、客戶支持服務與性能要求的結合。

當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收音機安裝的數(shù)量并不是很多，但在當時，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制。而SDR解決方案(與高效芯片設計相結合)可以幫助汽車制造商和系統(tǒng)解決方案提供商快速應對挑戰(zhàn)。此外，SDR有助于促進汽車產(chǎn)業(yè)新標準和新功能的普及步伐，因為它為那些演進速度較快的消費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(如調頻)和數(shù)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(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，其結果將不利于新數(shù)字無線電標準的普及。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)無縫鏈接且不會導致任何中斷。收音機將根據(jù)接收質量參數(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。然而，SDR技術也可能為客戶供應鏈帶來風險。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體公司提供幫助和服務。然而，隨著針對不同標準的軟件組件的增多，情況可能變得復雜起來，因為軟件可能來自不同的供應商。因此，有必要確保在芯片供應商外，建立一個可靠的供應和服務網(wǎng)絡。

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

通過采用SDR和RFCMOS技術，恩智浦為客戶提供了將調頻/調幅收音接收系統(tǒng)和數(shù)字廣播系統(tǒng)相結合的解決方案。如圖4所示系統(tǒng)結構，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)字廣播標準的平臺。

圖4：適用于全球廣播系統(tǒng)的解決方案。