汽車SDR簡介

軟件定義無線電 （SDR） 的概念已經(jīng)存在多年，但直到最近，汽車制造商才確定了使 SDR 接收器的實(shí)施在成本和性能方面具有競爭力的組件。

讓我們來看看挑戰(zhàn)：現(xiàn)代汽車無線電接收器必須同時(shí)處理模擬 AM/FM 接收，因?yàn)槟M標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)存在并且將要存在很長時(shí)間，以及即將到來的數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)，包括美國的高清收音機(jī)、數(shù)字音頻廣播（DAB） 在歐洲，DRM 在印度，CDR 在中國。

最新的接收器必須支持同時(shí)接收多個(gè)廣播頻道，并結(jié)合復(fù)雜的 DSP 算法以獲得最佳性能。時(shí)至今日，SDR 可能是實(shí)現(xiàn)中高檔汽車無線電接收器所需的靈活性和可重構(gòu)性的最佳方法。

SDR 的分類根據(jù)信息娛樂市場的最新趨勢，出現(xiàn)了兩類 SDR：混合軟件定義無線電 （H-SDR） 和全軟件定義無線電 （F-SDR）。

兩種 SDR 風(fēng)格使用三個(gè)基本組件：

獨(dú)立無線電調(diào)諧器： 單芯片接收器，包括一個(gè)多頻段射頻部分、一個(gè)高動(dòng)態(tài)范圍模數(shù) （A/D） 轉(zhuǎn)換級，以及對音頻輸出的完整 AM/FM 處理

RF2bit 調(diào)諧器： 共享獨(dú)立調(diào)諧器的相同 RF 和 ADC 部分的調(diào)諧器、僅限于某些濾波和抽取的信號處理邏輯子集，以及在噪聲性能方面優(yōu)化的串行輸出接口

標(biāo)準(zhǔn)或定制多核微處理器： 設(shè)計(jì)用于處理汽車娛樂和信息應(yīng)用或?qū)ｉT用于運(yùn)行廣播電臺(tái)服務(wù)的處理器

在 H-SDR 實(shí)施中，AM/FM 解調(diào)和信號處理在獨(dú)立調(diào)諧器內(nèi)執(zhí)行，而所有數(shù)字服務(wù)（例如 DAB、HD Radio 等）庫均由微處理器執(zhí)行?？紤]到 SDR 通常意味著多通道解決方案，H-SDR 的 RF 部分是 RF2bit 和獨(dú)立調(diào)諧器的組合。

在 F-SDR 實(shí)施中，所有無線電軟件庫——包括模擬 AM/FM 和數(shù)字服務(wù)——都在微處理器上運(yùn)行。F-SDR 方法只需要為微處理器供電的 RF2bit 調(diào)諧器的組合。這些 RF2bit 調(diào)諧器向負(fù)責(zé)解碼所需廣播服務(wù)的處理器提供數(shù)字化 IF I/Q 數(shù)據(jù)。

在 H-SDR 和 F-SDR 架構(gòu)中，微處理器可以是標(biāo)準(zhǔn)的“現(xiàn)成”組件或定制的 SDR 處理器。處理器的任務(wù)不僅包括執(zhí)行無線電庫，還必須執(zhí)行改善用戶體驗(yàn)的算法——音頻流對齊、服務(wù)鏈接和無縫切換，以實(shí)現(xiàn) AM/FM 和數(shù)字廣播服務(wù)之間的平滑過渡。

一個(gè)或多個(gè) DSP 內(nèi)核的存在有助于優(yōu)化復(fù)雜算法計(jì)算的執(zhí)行，但這不是嚴(yán)格強(qiáng)制的；許多現(xiàn)代處理器可能依賴單指令多數(shù)據(jù) （SIMD） 架構(gòu)擴(kuò)展來加速信號處理任務(wù)。

一個(gè)好的 SDR 解決方案應(yīng)該確保世界一流的性能和更高的靈活性，而不會(huì)對系統(tǒng)成本產(chǎn)生重大影響。出于這個(gè)原因，多通道解決方案的實(shí)施必須依賴于對所有調(diào)諧器使用單個(gè)晶體振蕩器。

另一個(gè)關(guān)鍵方面是優(yōu)化從調(diào)諧器到微處理器的信號傳輸。單端串行接口是與標(biāo)準(zhǔn)微處理器的最簡單連接，但采用低壓差分信號 （LVDS） 接口有助于提高系統(tǒng)性能。

上一代獨(dú)立和 RF2bit 調(diào)諧器的一個(gè)例子是 STMicroelectronics 的STAR （STAR — ST Advanced Radio （STAR） 調(diào)諧器和數(shù)字輸出調(diào)諧器 （DOT） 系列。

新產(chǎn)品系列特別考慮了最新的 SDR 趨勢。所有版本，包括單和雙無線電通道設(shè)備，都提供引腳對引腳兼容的封裝，以便從 H-SDR 輕松切換到 F-SDR。

圖 1 顯示了 H-SDR 解決方案的高級圖，該解決方案實(shí)施了針對歐洲市場的多通道無線電接收器架構(gòu)。

接收器可以支持以下用例：

模擬處理

FM 相位分集 （PD） + FM/AM 背景 + TMC

數(shù)字處理

通過 MRC + DAB 背景 + TPEG 組合的 DAB 主通道（也包括音頻源解碼）

DAB-DAB & DAB-FM 服務(wù)鏈接

DAB-FM & FM-DAB 音頻相關(guān)（無縫切換）

圖 2 顯示了 H-SDR 解決方案的高級圖，該解決方案實(shí)施針對美國市場的多通道無線電接收器架構(gòu)。

由于 HD Radio 的帶內(nèi)通道方法，RF 設(shè)備的數(shù)量減少了；除了上述 AM/FM 配置之外，還支持 HD MRC 和 HD Background。

該解決方案的性能和接收器的可擴(kuò)展性（可以通過修改射頻組件的數(shù)量和處理器的軟件配置輕松降級或升級）是這種 SDR 實(shí)施的優(yōu)勢。

今天，可能很難評估 H-SDR 或 F-SDR 這兩種方法中的哪一種更方便。F-SDR 可能是最終解決方案，但考慮到在嘈雜的微處理器環(huán)境中實(shí)施良好的 AM/FM 解決方案是多么具有挑戰(zhàn)性，H-SDR 可能會(huì)在未來許多年在市場上開辟出巨大的空間。

審核編輯：郭婷