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SDR助力实现创新车载娱乐

发布时间:2020-07-21 19:03:21 阅读: 来源:滴灌带厂家

得益于微处理器不断增强的性能,软件定义无线电(SDR)可以为汽车OEM制造商提供新的解决方案。将收音机功能从硬件转向软件,不但能够为全球汽车制造业带来成本优势,同时也可以在将来的收音机功能方面为制造商带来更大的灵活性。

在首款车载收音机接收器上市80余年之后,汽车产业正面临诸多更大的挑战。车载收音机必须具备比大多数其他消费类产品更多的特性:超长寿命、高可靠性和高性能。如今,车载收音机不但需要支持传统的模拟无线电系统(AM和FM),还需要支持数字无线电系统。

需要解决的一个主要问题是全球存在多个不同的数字无线电广播标准——从DAB(+)到DRM(+)及HD Radio,如此等等,不一而足。各个国家或地区由于不同原因(商业、政治、金融和网络等)而选择了不同的标准。无线电设计工程师面临的真正挑战在于,如何把基于不同广播技术、差错保护方案和编码技术的标准有机地集成起来。

尽管汽车生产差不多已经实现全球化生产,但车载收音机市场却是区域性的,因为各个地区部署了不同的数字无线电标准。因此,每个市场都需要一种专用的数字无线电解决方案(图1)。这种多样性不但成本高昂而且耗费时间,因为对于每个市场,都需要评估、测试和集成不同组合的音频器件。

图1:产品链(各种标准均采用专用单器件)。

更加灵活

为使灵活性和成本效率达到最佳平衡,可以通过适当组合功能强大的DSP(=灵活性)和专用HW加速器(=成本效率)来实现。软件定义无线电虽然并非什么新思想,但目前为止,纯软件无线电系统仍然主要用于学术研究。

实现具有商业价值的数字无线电系统的关键是为硬件/软件做出适当的分工,同时考虑以下因素:尽量将数字化扩展到天线输入部分(数字技术更灵活);应在硬件中实现需要固定和常规数据计算的处理步骤(例如:数字滤波)。

嵌入式处理器技术不断增强的计算性能已发生重大变化,SDR亦是如此。如今,仍然无法在多用途处理器上运行纯SDR。然而,将来可以把越来越多的处理元件映射到处理器上,从而帮助OEM制造商进一步降低硬件成本,提高其产品的成熟度。

图2:精简的供应链(采用SDR技术)。

更经济

SDR技术提供了更加经济的方式。客户可以使用一颗支持多标准的单芯片设计,而无须为每一种标准开发一种专用的解决方案。这种模式将简化物流过程,并减少芯片开发、软件验证、模块制造等方面的研发投资。

此类解决方案的一个示例是来自恩智浦半导体(NXP Semiconductors)公司的数字广播协处理器SAF356x(图3),该协处理器支持HD-Radio、DAB、DAB+、T-DMB、DRM和DRM+等标准。每一标准的解决方案可以在汽车生产线通过编程来激活。您只需开发高集成度的硬件解决方案,就可支持全世界的收音标准。

图3:面向多个市场的多标准数字广播SAF356x。

其目的还不是在通用处理器上运行完整的收音方案。在当今的技术条件下,这样的系统尚不经济。然而,关键是对芯片进行独特的设计,使处理器以技术和商业上最适合的方式执行每一种功能,无论是硬件功能还是软件功能。因而,一个多标准收音系统始终包括一个用于实现传统调幅/调频收音机功能的器件,和一个通过SDR实现相应地区要求的所有数字广播标准的第二器件。

过渡期间提供更多支持

还有一个挑战是不同技术、客户支持服务与性能要求的结合。

当DAB+的出现引起编解码器的变化时,汽车产业出现了一个令人困惑的问题。尽管在DAB+出现时,车载DAB收音机安装的数量并不是很多,但在当时,市场上已有不少汽车采用了仅支持DAB的解决方案,无法升级到DAB+。转变到DAB+新编解码器的过程存在问题,原因很简单,因为射频和音频处理不够灵活,无法进行重配置。另外,许多解决方案一旦被安装在汽车中,根本就没有利用新软件升级芯片组的机制。而SDR解决方案(与高效芯片设计相结合)可以帮助汽车制造商和系统解决方案提供商快速应对挑战。此外,SDR有助于促进汽车产业新标准和新功能的普及步伐,因为它为那些演进速度较快的消费市场功能提供了更快捷的途径。

由于同一节目在模拟信道(如调频)和数字信道(如DAB)之间存在广播延迟,当收音机从模拟接收方式切换到数字接收模式时(反之亦然),如果聆听体验因此而受到消极影响,其结果将不利于新数字无线电标准的普及。正因如此,现代收音系统都要求具备“DAB-FM混频”之类的功能,这类功能可以在模拟接收与数字接收之间实现无缝链接且不会导致任何中断。收音机将根据接收质量参数,始终切换到最佳接收信道。

数字域还有另外一个优势——可以开发出时移功能以保障无线电节目的连续性,比如,从收听者因接电话而中断的时刻开始恢复。然而,SDR技术也可能为客户供应链带来风险。对于传统无线电系统来说,集成过程中通常有一家半导体公司提供帮助和服务。然而,随着针对不同标准的软件组件的增多,情况可能变得复杂起来,因为软件可能来自不同的供应商。因此,有必要确保在芯片供应商外,建立一个可靠的供应和服务网络。

采用SDR概念设计的数字收音机和采用RFCMOS技术的FM/AM收音机无缝结合

通过采用SDR和RFCMOS技术,恩智浦为客户提供了将调频/调幅收音接收系统和数字广播系统相结合的解决方案。如图4所示系统结构,将具备模拟广播信号处理和音频处理功能的HERO与实现数字广播信号处理的SAF356X相连接,即可实现适用于全球模拟和数字广播标准的平台。

图4:适用于全球广播系统的解决方案。

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