SDR — 创新蓄势待发
随着处理器性能的爆炸式发展,软件无线电(SDR)引起了汽车OEM制造商的极大兴趣。首先,将无线电功能移植到软件可以为全球汽车生产带来成本优势。其次,SDR为汽车制造商提供更多创新应用选择,线路灵活度更高。然而,SDR本身目前还远不是一项性价比突出的解决方案。市场还需要集专门化与灵活性于一体的功能模块。
本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/129092.htm时光回溯到1922年,当时18岁的George Frost对收听广播沉迷不已。他只是给新买的福特T型车的门上装了一个接收器,就因此而发明了车载无线电。80余年后,车载无线电给汽车工业带来了更大的挑战:工程师们如今急需提供一种解决方案,使车载无线电能够同时接收常规的模拟信号和数字无线电信号。数字无线电意味着更高的音质、更多的电台选择以及天气预报、路况信息等服务。
全球数字无线电存在多种广播标准,从数字调幅广播(DRM)或DRM+、到数字音频广播 (DAB)或DAB+,再到地面数字多媒体广播(T-DMB)和高清广播(HD Radio)。这就构成了一项巨大的挑战。就短期内来看,不大可能就单一的标准达成一致,毕竟不同的国家和地区有着自己的偏好:在美国,该标准是高清广播(HD Radio);在欧洲,则偏向于DAB/DAB+/T-DMB;在印度,DRM是其标准;此外,巴西还在为使用DRM还是高清广播举棋不定,而中国的标准仍然待定。
上述现状意味着,汽车工业的全球制造商需要耗费大量的时间和金钱来推出因市场而异的数字无线电解决方案。工程师们必须去评估、测试和集成不同类型的硬件,才能让不同国家和地区的驾驶员实现George Frost当初的梦想——在车上收听无线电广播。
软件比硬件更灵活
将SDR、支持多标准的处理器以及灵活的硬件加速器三者结合起来就可以作为解决上述问题的一种方法。软件无线电(SDR)是一种混频器、滤波器、调制器/解调器和检波器等典型元件都可以用软件来代替的无线电系统。虽然这种思路很早就被提出来了,但是由于软件开发难度极大,在很长一段时间内该系统仍旧处于学术研究阶段。
而如今处理器技术的不断发展改变了这种局面。虽然实现理想的SDR——即软件对全部无线电的处理都由一个全能型处理器完成——离现实还有一定的距离,但越来越多的信号处理可以由软件高效完成。这有助于OEM制造商节省硬件成本,加快汽车上市速度。
以下案例展示了该方案的可行性:印度是汽车制造商们非常感兴趣的一个新兴市场。该国实施的数字无线电标准是DRM(数字调幅广播),到2012年末,大多数印度人将可以收听到基于该标准的无线电广播。实际上,将来印度的所有汽车都必须配备一个专门针对这一标准而定制的芯片。为找到、评估并集成这一解决方案,汽车制造商需要完成大量工作;目前针对其他市场和标准的工作已全面展开。
经济的方案
就经济性而言,SDR更具吸引力——OEM制造商不需要针对每项标准单独开发解决方案,只需要将一个芯片与支持多种标准的硬件相集成即可。在不同市场使用时只需要将相应软件激活即可。恩智浦SAF356x数字无线电协处理器也正是这样一款处理方案,它能支持常见的可选标准,如高清广播、DAB、DAB+和T-DMB等。这些标准可以通过特定的软件来激活。对OEM制造商来说,其优势在于无论汽车是给美国人、印度人还是欧洲人使用,都只需要执行一次硬件集成。
这些案例表明,SDR技术并不是用全能处理器和软件来播放无线电广播这么简单。这样的系统根本不会降低成本。相反,重点是要对芯片进行精心设计,不管其基础是硬件还是软件,每种功能都能在技术性和经济性两方面具有最佳表现的功能模块进行实现。如此一来,这种无线电系统应该至少由两个硬件模块构成:一个是始终作为核心来实现FM/AM无线电功能;另一个则是通过SDR来实现不同的数字广播标准,它可以适应具体的市场需求,并针对相应的标准进行编程。
传送与支持
这种模块式解决方案需要注意两个重要方面:技术对接以及客户支持。首先,今天的George Frost在收听无线电广播时,电台必须保证将广播从模拟信号切换到数字信号时不能有间断(反之亦然)。为此,这类无线电系统必须支持无缝DAB-FM混合等功能(指标准之间的漫游),或者时间转移功能,使广播节目可以在用户中断(如接电话) 之处接续。
第二个方面是客户支持。对于目前的无线电系统来说,由于是由芯片制造商提供的,所以在客户支持上的问题比较清楚。然而,软件组件的增多可能使情况变得非常复杂,因为代码可能来自不同的供应商。为此,必须确保无线电系统供应商能够提供全面的支持,否则随着软件份额的增加,他们的支持能力可能会减弱。
灵活性成就未来创新
除经济性以外,SDR技术的另一个优势是灵活。如果OEM制造商集成的硬件平台越开放(使用的标准组件以及软件能实现的功能越多),那么系统就越能适应未来的发展趋势。就好比流行词“vehicle-to-X”衍生而来的诸多可能性一样。这里尤其需要注意,在没有确定某种功能会被市场接受之前,最好不要采用任何硬件来实现该功能。
“Vehicle-to-X”使汽车可以实现基于IEEE 802.11p传输标准的相互通信(即“汽车对汽车”)或者实现与周围的智能静止设施相连(即“汽车对基础设施”)。因此,汽车可以提前观察到角落的车况,并发现堵车或危险地点。同时也可以提前提醒驾驶员其他车辆的存在,解决了因为卡车阻挡或者道路弯曲而使驾驶员看不到其他车辆的问题。此外,还可发出抢修工程车、救护车、交通灯等警告,使驾驶员能够从容地调整车速和驾驶方式。
在目前的“vehicle-to-X”可能性演示中,SDR是必不可少的组件之一。恩智浦最近在荷兰埃因霍温的实践演示中使用的V2X平台即是以SDR技术为基础的。该平台专门针对汽车工业的特殊要求而设计,采用了支持灵活编程的多标准无线接收器架构,并拥有收看移动电视与卫星广播等功能。换言之,无论将来市场需要什么样的V2X功能,无需对硬件进行较大的改动,都可以借助该平台与SDR技术将其集成到汽车中。
数字化不断增强,创新性不断跃升
只要摩尔定律不变、信号处理器继续发展,SDR技术的重要性必将不断提升。未来的创新将通过软件代码而不是芯片一一展现在我们面前。有一件事是确定无疑的:摆在设计师面前的新的可能性将大大推动行业的发展,远远超越George Frost 90年前的梦想——那只不过是在开车时收听广播而已。
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