汽車 SDR 簡介

軟件定義無線電 (SDR) 的概念已經存在多年，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)：現代汽車無線電接收器必須同時處理模擬 AM/FM 接收，因為模擬標準已經存在并且將要存在很長時間，以及即將到來的數字標準，包括美國的高清收音機、數字音頻廣播(DAB) 在歐洲，DRM 在印度，CDR 在中國。

最新的接收器必須支持同時接收多個廣播頻道，并結合復雜的 DSP 算法以獲得最佳性能。時至今日，SDR 可能是實現中高檔汽車無線電接收器所需的靈活性和可重構性的最佳方法。

SDR 的分類根據信息娛樂市場的最新趨勢，出現了兩類 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 風格使用三個基本組件：

獨立無線電調諧器：單芯片接收器，包括一個多頻段 RF 部分、一個高動態(tài)范圍的模數 (A/D) 轉換級，以及對音頻輸出的完整 AM/FM 處理

RF2bit 調諧器：共享獨立調諧器的相同 RF 和 ADC 部分的調諧器、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

標準或定制多核微處理器：設計用于處理汽車娛樂和信息應用或專門用于運行廣播無線電服務的處理器

在 H-SDR 實施中，AM/FM 解調和信號處理在獨立調諧器內執(zhí)行，而所有數字服務庫（例如 DAB、HD Radio 等）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 和獨立調諧器的組合。

在 F-SDR 實施中，所有無線電軟件庫——包括模擬 AM/FM 和數字服務——都在微處理器上運行。F-SDR 方法只需要為微處理器供電的 RF2bit 調諧器的組合。這些 RF2bit 調諧器向負責解碼所需廣播服務的處理器提供數字化 IF I/Q 數據。

在 H-SDR 和 F-SDR 架構中，微處理器可以是標準的“現成”組件或定制的 SDR 處理器。處理器的任務不僅包括執(zhí)行無線電庫，還必須執(zhí)行改善用戶體驗的算法——音頻流對齊、服務鏈接和無縫切換，以實現 AM/FM 和數字廣播服務之間的平滑過渡。

最新的獨立和/或 RF2bits 調諧器示例包括 STMicroelectronics 的 TDA7707 雙無線電通道器件和 TDA7708 單無線電通道器件，它們采用與 RF2bit 器件的引腳對引腳兼容的封裝 STA710 雙通道和 STA709 單通道用于從 H-SDR 輕松切換到 F-SDR。

一個或多個 DSP 內核的存在有助于優(yōu)化復雜算法計算的執(zhí)行，但這不是嚴格強制的；許多現代處理器可能依賴單指令多數據 (SIMD) 架構擴展來加速信號處理任務。

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

另一個關鍵方面是優(yōu)化從調諧器到微處理器的信號傳輸。單端串行接口是與標準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。

STMicroelectronics 的ST Advanced Radio (STAR) 和 Digital Output Tuner (DOT) 系列就是上一代獨立和 RF2bit 調諧器的一個例子。

新產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，該解決方案實施了針對歐洲市場的多通道無線電接收器架構。

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 服務鏈接

DAB-FM & FM-DAB 音頻相關（無縫切換）

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

由于 HD Radio 的帶內通道方法，RF 設備的數量減少了；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展性（可以通過修改射頻組件的數量和處理器的軟件配置輕松降級或升級）是這種 SDR 實施的優(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)境中實施良好的 AM/FM 解決方案是多么具有挑戰(zhàn)性，H-SDR 可能會在未來許多年在市場上開辟出巨大的空間。

審核編輯 黃昊宇