汽车 SDR 简介

软件定义无线电 (SDR) 的概念已经存在多年，但直到最近，汽车制造商才确定了使 SDR 接收器的实施在成本和性能方面具有竞争力的组件。

让我们来看看挑战：现代汽车无线电接收器必须同时处理模拟 AM/FM 接收，因为模拟标准已经存在并且将要存在很长时间，以及即将到来的数字标准，包括美国的高清收音机、数字音频广播(DAB) 在欧洲，DRM 在印度，CDR 在中国。

最新的接收器必须支持同时接收多个广播频道，并结合复杂的 DSP 算法以获得最佳性能。时至今日，SDR 可能是实现中高档汽车无线电接收器所需的灵活性和可重构性的最佳方法。

SDR 的分类根据信息娱乐市场的最新趋势，出现了两类 SDR——混合软件定义无线电 (H-SDR) 和全软件定义无线电 (F-SDR)。

两种 SDR 风格使用三个基本组件：

独立无线电调谐器：单芯片接收器，包括一个多频段 RF 部分、一个高动态范围的模数 (A/D) 转换级，以及对音频输出的完整 AM/FM 处理

RF2bit 调谐器：共享独立调谐器的相同 RF 和 ADC 部分的调谐器、仅限于某些滤波和抽取的信号处理逻辑子集，以及在噪声性能方面优化的串行输出接口

标准或定制多核微处理器：设计用于处理汽车娱乐和信息应用或专门用于运行广播无线电服务的处理器

在 H-SDR 实施中，AM/FM 解调和信号处理在独立调谐器内执行，而所有数字服务库（例如 DAB、HD Radio 等）均由微处理器执行。考虑到 SDR 通常意味着多通道解决方案，H-SDR 的 RF 部分是 RF2bit 和独立调谐器的组合。

在 F-SDR 实施中，所有无线电软件库——包括模拟 AM/FM 和数字服务——都在微处理器上运行。F-SDR 方法只需要为微处理器供电的 RF2bit 调谐器的组合。这些 RF2bit 调谐器向负责解码所需广播服务的处理器提供数字化 IF I/Q 数据。

在 H-SDR 和 F-SDR 架构中，微处理器可以是标准的“现成”组件或定制的 SDR 处理器。处理器的任务不仅包括执行无线电库，还必须执行改善用户体验的算法——音频流对齐、服务链接和无缝切换，以实现 AM/FM 和数字广播服务之间的平滑过渡。

最新的独立和/或 RF2bits 调谐器示例包括 STMicroelectronics 的 TDA7707 双无线电通道器件和 TDA7708 单无线电通道器件，它们采用与 RF2bit 器件的引脚对引脚兼容的封装 STA710 双通道和 STA709 单通道用于从 H-SDR 轻松切换到 F-SDR。

一个或多个 DSP 内核的存在有助于优化复杂算法计算的执行，但这不是严格强制的；许多现代处理器可能依赖单指令多数据 (SIMD) 架构扩展来加速信号处理任务。

一个好的 SDR 解决方案应该确保世界一流的性能和更高的灵活性，而不会对系统成本产生重大影响。出于这个原因，多通道解决方案的实施必须依赖于对所有调谐器使用单个晶体振荡器。

另一个关键方面是优化从调谐器到微处理器的信号传输。单端串行接口是与标准微处理器的最简单连接，但采用低压差分信号 (LVDS) 接口有助于提高系统性能。

STMicroelectronics 的ST Advanced Radio (STAR) 和 Digital Output Tuner (DOT) 系列就是上一代独立和 RF2bit 调谐器的一个例子。

新产品系列特别考虑了最新的 SDR 趋势。所有版本，包括单和双无线电通道设备，都提供引脚对引脚兼容的封装，以便从 H-SDR 轻松切换到 F-SDR。

图 1 显示了 H-SDR 解决方案的高级图，该解决方案实施了针对欧洲市场的多通道无线电接收器架构。

接收器可以支持以下用例：

模拟处理

FM 相位分集 (PD) + FM/AM 背景 + TMC

数字处理

通过 MRC + DAB 背景 + TPEG 组合的 DAB 主通道（也包括音频源解码）

DAB-DAB & DAB-FM 服务链接

DAB-FM & FM-DAB 音频相关（无缝切换）

图 2 显示了 H-SDR 解决方案的高级图，该解决方案实施针对美国市场的多通道无线电接收器架构。

由于 HD Radio 的带内通道方法，RF 设备的数量减少了；除了上述 AM/FM 配置之外，还支持 HD MRC 和 HD Background。

该解决方案的性能和接收器的可扩展性（可以通过修改射频组件的数量和处理器的软件配置轻松降级或升级）是这种 SDR 实施的优势。

今天，可能很难评估 H-SDR 或 F-SDR 这两种方法中的哪一种更方便。F-SDR 可能是最终解决方案，但考虑到在嘈杂的微处理器环境中实施良好的 AM/FM 解决方案是多么具有挑战性，H-SDR 可能会在未来许多年在市场上开辟出巨大的空间。

审核编辑 黄昊宇