隨著MP3音頻壓縮和CD技術(shù)的普及，消費(fèi)者開始希望這些功能和便利性也能在其他常用設(shè)備包括汽車中實(shí)現(xiàn)。因此，制造商開始在汽車內(nèi)引入數(shù)字媒體處理技術(shù)，使司機(jī)和乘客能數(shù)字化地獲得娛樂和信息。
半導(dǎo)體技術(shù)是將數(shù)字媒體引入汽車的核心。隨著技術(shù)的日益成熟，制造商已能改進(jìn)數(shù)字汽車音響設(shè)備的性能和可用性。汽車無線電數(shù)字信號處理是一項(xiàng)將數(shù)字媒體滲透到車載收音機(jī)中的技術(shù)。通過在汽車娛樂系統(tǒng)邊帶和中頻(IF)信號中操作，數(shù)字信號處理器 (DSP) 使汽車無線電從最初單一的音頻處理器發(fā)展成為復(fù)雜的高科技信息和娛樂中心。
為什么要數(shù)字信號處理
車載收音機(jī)產(chǎn)業(yè)正從模擬信號處理向數(shù)字信號處理演進(jìn)，因?yàn)檫@能幫助車載收音機(jī)制造商改進(jìn)無線電性能、提高音頻質(zhì)量、提供更多的靈活性和更快的設(shè)計(jì)周期，以及加速上市時(shí)間、簡化生產(chǎn)和穩(wěn)定操作環(huán)境。與90年代開發(fā)的最早的汽車DSP相比，今天的汽車DSP能在單一的芯片上提供更高水平的功能。另外一個(gè)趨勢顯示汽車DSP發(fā)展的重要性，就是無線電信號將在更早的信號轉(zhuǎn)變處理階段被轉(zhuǎn)化為數(shù)字格式。
模數(shù)轉(zhuǎn)換在信號處理流中前移，從靠近輸出的基帶端向更接近提供射頻信號的天線轉(zhuǎn)移。復(fù)雜的交互模擬濾波器現(xiàn)已被數(shù)字信號處理電路替代。數(shù)字處理的其他優(yōu)點(diǎn)在于能改進(jìn)無線電性能和音頻質(zhì)量，通過DSP實(shí)現(xiàn)更為靈敏的控制和全部音頻處理，實(shí)現(xiàn)不受限制的線性化表現(xiàn)。 采用復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法通過相位多樣性能改善無線電接收。
數(shù)字接收將日益成為一項(xiàng)重要的功能， 今后很可能將RF信號直接進(jìn)行數(shù)字化。雖然仍將受到發(fā)射系統(tǒng)模擬性能的限制，但是通過在數(shù)字域進(jìn)行模擬信號處理，性能質(zhì)量將得到顯著提高。為了改善各類環(huán)境下的性能 ，各種數(shù)字發(fā)射方案正處于開發(fā)中。數(shù)字無線電系統(tǒng) 能優(yōu)化對發(fā)射的各種模擬信號的接收。通過在數(shù)字域執(zhí)行信號處理，其性能與今天模擬接收器能達(dá)到的水平相比，將有大幅度的提高。
高清晰度(HD)無線電和衛(wèi)星無線電是兩種新興的數(shù)字發(fā)射與接收系統(tǒng)。HD 無線電 (又稱為帶內(nèi)同頻或 IBOC) 被用于現(xiàn)有頻譜的邊帶內(nèi)、數(shù)字化地發(fā)射地上 AM/FM廣播信息，為廣播公司提供一個(gè)簡單升級的數(shù)字發(fā)射方法。它同樣適用于配備有 IF 汽車DSP 的無線電接收器，因?yàn)橹恍杼砑右粋�(gè)HD 協(xié)處理器就能輕松實(shí)現(xiàn)升級。衛(wèi)星無線電信號由供應(yīng)商在2.3GHz S頻帶上發(fā)射。衛(wèi)星無線電廣播公司能在幾乎不損傷任何信號質(zhì)量的前提下對全球聽眾進(jìn)行廣播。與 HD無線電類似，衛(wèi)星發(fā)射能滿足提供汽車定位信號等要求，從而使駕駛員能收到即時(shí)天氣預(yù)報(bào)和路況信息。
另外一個(gè)重要的發(fā)展趨勢是增加含軟件功能的硬件模塊集成度并減少硬件模塊數(shù)量，更多的軟件功能包含在汽車DSP中，例如飛利浦SAF7730就是一種軟件無線電 DSP，它在一塊芯片上 集成5個(gè)DSP核心，并通過軟件實(shí)現(xiàn)信號處理。 最新的基于中頻 (IF)的汽車DSP 能在 IF級完全實(shí)現(xiàn)處理，并在模塊內(nèi)的軟件區(qū)塊中完成主要任務(wù)。這些芯片集成了射頻前端、放大器、MP3 和CD 應(yīng)用。這樣的一塊芯片能在更低的原材料成本下提供高性能的無線電接收和小體積模塊。 更多的軟件組件能提供更大的靈活性，從而使汽車無線電供應(yīng)商能在相同的基本平臺上設(shè)計(jì)出不同的組合功能，以滿足用戶需求。這樣的平臺設(shè)計(jì)方法不僅改進(jìn)了產(chǎn)品生產(chǎn)，也提高了可靠性。這樣的芯片還將滿足今后十年內(nèi)對汽車音響系統(tǒng)擁有CD和MP3 功能的主流市場需求。
預(yù)計(jì)未來的DSP 將進(jìn)一步加強(qiáng)集成度和實(shí)現(xiàn)主要的汽車音響功能。壓縮音頻處理和一個(gè) 32位的單片機(jī)將嵌入進(jìn)支持系統(tǒng)和宏觀控制系統(tǒng)中。大部分功能能在不改變硬件應(yīng)用的同時(shí)，通過內(nèi)部系數(shù)或不同的ROM代碼進(jìn)行修改。通過專注于一個(gè)平臺設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者無需再花力氣 解決主要由硬件產(chǎn)生的質(zhì)量問題。雖然仍會有因處理能力限制所產(chǎn)生的硬件局限，但是新的特有功能將通過ROM代碼開發(fā)而輕松實(shí)現(xiàn)。
軟件半導(dǎo)體 DSP
基于軟件的DSP擴(kuò)展了簡單的解決方案，使車載收音機(jī)制造商可添加新功能及更顯著的特點(diǎn)，比通常重新設(shè)計(jì)全部基于硬件處理的無線電IC節(jié)省時(shí)間及成本。
例如，車載收音機(jī)制造商現(xiàn)在要求改善多重路徑性能和天線多樣性。他們還面臨著無數(shù)的新半導(dǎo)體特性和廣播標(biāo)準(zhǔn)。這些都能通過使用基于軟件的架構(gòu)和半導(dǎo)體及音頻軟件庫或IF概念輕松實(shí)現(xiàn)。制造商可利用新特性提高收音機(jī)的功能，提高產(chǎn)品的特異性并通過簡單的軟件升級提高收音機(jī)性能。
但是應(yīng)用軟件收音機(jī)需要大量的處理能力。例如，飛利浦已在其新的車載CarDSP嵌入了5個(gè)DSP，提供約650 MIPS 的能力。新的處理器帶來一系列的音頻改進(jìn)，包括音樂改善，自適應(yīng)超重低音2代，LifeVibes "PureStudio"，SRS "Circle Surround II" 等。每輛汽車的聲音優(yōu)化可使用均衡化功能實(shí)現(xiàn)。單個(gè)調(diào)諧器改進(jìn)提高了收音機(jī)和天線的性能，包括更好的臨近頻道抑制和增強(qiáng)的多重路徑抑制，而雙重調(diào)諧器提供最合理的減少多重路徑效果，軟件收音機(jī)運(yùn)算法則可從兩個(gè)調(diào)諧器控制進(jìn)入的信號。
為了支持雙調(diào)諧器，飛利浦提供基于IF的 DSP，如SAF7730，用以管理相位多樣性和RDS背景掃描，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)字收音機(jī)和音頻功能。它提供高度創(chuàng)新的集成水平。它在同一個(gè)車載DSP中結(jié)合了模擬和數(shù)字模塊（混合信號），包括模擬IF輸入，數(shù)字無線電接收和音頻處理，樣本率轉(zhuǎn)換器和數(shù)字及模擬音頻輸出。信號處理完全使用軟件實(shí)現(xiàn)。高度的集成在數(shù)字IF車載DSP市場也是非常獨(dú)特的，它延伸到成本效益可實(shí)現(xiàn)在高密度的數(shù)字IF解決方案，采用高密度、最先進(jìn)的COMOS18 收縮制程實(shí)現(xiàn)。
軟件收音機(jī)DSP提供軟件解決方案的所有靈活性。在這一方面，飛利浦為用戶提供一套高級音頻和收音機(jī)處理的軟件庫，這些軟件都可以嵌入SAF7730。另外，軟件收音機(jī)系統(tǒng)提供的靈活性使用戶能集成自己的軟件知識產(chǎn)權(quán)，以獲得更多的產(chǎn)品獨(dú)特性。
飛利浦SAF7730提供自適應(yīng)的超重低音2代，音樂改善，多重路徑抵消和天線多樣性能，這些功能帶來優(yōu)異的無線電接收和音質(zhì)。軟件收音機(jī)DSP大大改善了目前傳統(tǒng)無線電廣播的音質(zhì)，并為收音機(jī)制造商帶來調(diào)整收音機(jī)設(shè)計(jì)以適合未來數(shù)字收音機(jī)的空間。使用IIS式的輸入/輸出可以實(shí)現(xiàn)HD收音機(jī)應(yīng)用。實(shí)際上第一個(gè)高性價(jià)比的HD收音機(jī)很快就會開始量產(chǎn)。
為未來做準(zhǔn)備
下一代DSP支持車載收音機(jī)內(nèi)的壓縮音頻，其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)相同，但I(xiàn)F輸入會減少，SRC、ADC和DAC的集成會增多，一個(gè)單片機(jī)可使CD機(jī)械裝置設(shè)計(jì)和系統(tǒng)控制能力減到最低程度。該單片機(jī)內(nèi)嵌一個(gè)32位ARM7TDMI處理器，包括實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的各種外設(shè)，如無線電和音頻信號處理以及壓縮音頻解碼等外設(shè)，可以更容易完成軟、硬件設(shè)計(jì)和應(yīng)用開發(fā)。嵌入閃存可通過修改代碼實(shí)現(xiàn)升級。ARM單片機(jī)將實(shí)現(xiàn)CarDSP的宏觀控制。然而目前市場條件下，CarDSP 仍然僅僅應(yīng)用于高端型號，主流車載收音機(jī)需要支持模擬的解決方案，這種DSP將瞄準(zhǔn)主流市場汽車收音機(jī)。
鑒于目前發(fā)射系統(tǒng)處理模擬信號能力仍然局限著性能，隨著未來IC微型化和CarDSP性能的提高，可能很快就能看到RF信號由電波的直接數(shù)字化。這將帶來最終的模擬無線電信號完全在數(shù)字領(lǐng)域處理。DSP將繼續(xù)為車載收音機(jī)提供擴(kuò)展的收聽范圍，使用戶在更寬的頻段可接受到更多的電臺，而不需要為了更好的接收效果而不斷調(diào)整收音機(jī)。DSP將使傳統(tǒng)的模擬AM和FM廣播更清晰，音質(zhì)更好，干擾更低。
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