利用軟件無線電提升車載無線應(yīng)用的設(shè)計(jì)靈活性
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車載軟件無線電
現(xiàn)在是考慮用軟件無線電來代替汽車內(nèi)傳統(tǒng)無線電應(yīng)用的時(shí)候了。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)方案，首先需要設(shè)計(jì)一個(gè)通用的軟件無線電模塊。這個(gè)模塊應(yīng)該包含示意圖中的模塊，而且還要有較好的靈活性，最后還必須有和外部設(shè)備通訊的高速接口。下圖給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的示意例子。
其次，看一看作為可編程單元的FPGA。當(dāng)主控單元通過可編程接口配置好FPGA之后，F(xiàn)PGA就會(huì)按照我們預(yù)先設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行工作。在軟件無線電領(lǐng)域，以接收為例，F(xiàn)PGA完成的任務(wù)包括按照主控單元指定的頻率段把ADC數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為基頻段數(shù)據(jù)，即所謂數(shù)字化下行轉(zhuǎn)換。這個(gè)轉(zhuǎn)換過去是非常消耗系統(tǒng)資源的，隨著硬件處理能力的提高和軟件算法的更新，無線電領(lǐng)域的上下行轉(zhuǎn)換目前基本上可以實(shí)時(shí)完成。賽靈思和Altera都提供高性能的FPGA，它們完全可以勝任上述任務(wù)。
再其次，數(shù)字化下行轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)會(huì)通過可編程接口傳輸給主控單元。這個(gè)數(shù)據(jù)的流量會(huì)根據(jù)應(yīng)用和數(shù)字化下行轉(zhuǎn)換算法的不同有較大的變化。典型的數(shù)據(jù)率是每秒數(shù)十兆字節(jié)，這個(gè)速度可以適應(yīng)目前車內(nèi)常用的無線系統(tǒng)，而滿足這個(gè)數(shù)據(jù)率的通用接口可以選：
數(shù)據(jù)經(jīng)接口/總線傳給主控單元，主控單元會(huì)按照用戶要求處理數(shù)據(jù)。現(xiàn)在的嵌入式處理器不僅主頻超過1GHz，而且多核，比如Intel Atom，每秒上十億次的浮點(diǎn)運(yùn)算能力足以讓應(yīng)用程序完成軟件無線電要求的工作。
射頻(發(fā)射/接收)板和數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器的作用非常重要，它們的性能將直接決定軟件無線電可以處理什么樣的問題。理論上，轉(zhuǎn)換器采樣頻率必須至少是待測(cè)頻率的2倍，然而采樣率非常高的轉(zhuǎn)換器較為昂貴。利用射頻板可以將待測(cè)頻率從較高的頻段降至轉(zhuǎn)換器的工作頻段。市面上的射頻板可以將高至6GHz的射頻信號(hào)的頻率降至中頻10MHz以下，而20MHz的轉(zhuǎn)換器比較容易找到，而且有不錯(cuò)的精度(16位)。
至此，通用的軟件無線電模塊搭建成功。剩下的事情就是發(fā)揮產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和軟件工程師的想象力，設(shè)計(jì)和開發(fā)完美的車載無線電應(yīng)用。一個(gè)手到擒來的例子就是，利用軟件無線電，只要給每個(gè)座位上配一個(gè)耳機(jī)，各個(gè)乘客就可以自主選擇最喜愛的FM電臺(tái)而不受其他人的影響——這在只有一個(gè)FM收音模塊的系統(tǒng)中是不可能完成的任務(wù)。
可以肯定，以現(xiàn)有的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多樣化的車載無線電應(yīng)用是完全可行的。然而，無線電在各個(gè)國(guó)家都是受控制的領(lǐng)域，沒有授權(quán)的應(yīng)用通常無法上市。隨著技術(shù)的成熟，相信這一領(lǐng)域的控制方法也會(huì)有所改進(jìn)，使廣大汽車用戶能夠早日享受到車載軟件無線應(yīng)用帶來的自由體驗(yàn)。
本文小結(jié)
毫無疑問，用軟件無線電代替?zhèn)鹘y(tǒng)的車內(nèi)無線應(yīng)用，不僅能夠給車載無線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來很大的靈活性，而且還會(huì)產(chǎn)生許多創(chuàng)新性的應(yīng)用。雖然從設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)還有一段很長(zhǎng)的道路要走，我們要相信：一切皆有可能是科技對(duì)未來的有力詮釋。(end)
評(píng)論