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摘要：目前全球有多种数字收音机标准，因此跨国汽车制造商必须针对不同市场推出多种系统。软件无线电可以单一硬件平台支持多种标准。恩智浦推出的多标准数字收音机协处理器SAF356x同时支持DAB/DAB+/T-DMB、高清收音机和DRM。
关键词：数字收音机；SDR；软件无线电；DAB；高清收音机DOI：10.3969/i.issn.1005-5517.2011.07.002
集所有功能于一体，这并非虚言。现在，设计工程师可以只通过一个数字收音硬件平台，就能灵活地满足功能丰富的汽车信息娱乐系统的各种需求。事实上，自Toseph Mitola于20世纪90年代中期提出软件无线电(SDR)的概念以来，它就立刻成为人们关注和研究的焦点。软件无线电为无线电应用设计者解决了诸多难题，尤其是为实现全球的通用性，收音机所必须支持的标准数量，以及支持多重标准所需的成本。那为什么是现在呢？
尽管SDR概念已经在军事应用中普及多年、但直到最近，对成本敏感的产品，如汽车收音机和手机的设计者们才开始设计基于SDR的解决方案。摩尔定律是一个重要的实现因素，也能使数百万的晶体管支持高计算密度信号处理芯片。但是、仅凭预处理能力是不够的。因为在现实世界，还应根据功耗、芯片尺寸和处理核心架构的灵活性等其他指标判断收音性能，从而适应新的标准。
除此之外，在必须满足不同地区的汽车信息娱乐标准要求的同时，工程师也面临着开发通用的解决方案的问题，因为对于为全球客户提供服务的汽车OEM(原始设备制造商)而言，单一的方案是不够的。例如，在美国，HD Radio目前已成为主要汽车品牌的车载娱乐系统中的核心元件。同时，在欧洲，从英国开始，政府选择了DAB/DAB+/T-DMB标准系列：而德国、法国和意大利等其他欧洲国家对DAB、DAB+和T-DMB也表现出更大的热情。
为了解决标准不统一带来的问题，恩智浦半导体的工程师们提出了一个非常灵活的SDR理念，即信号处理模块变成一种可在不同标准之间所共享的功能。该解决方案采用了由恩智浦及其合作伙伴共同开发的最先进的嵌入式数字信号处理内核，能够支持现有汽车应用中的各种收音标准，还能通过更新软件来适应未来的新的标准。恩智浦的SAF3S6x是首款用于地面数字广播的多标准基带协处理器，除HD Radio，DAB等标准外，还可以通过软件更新来支持包括DRM或DRM+在内的其他标准。
作为一个兼容多种标准的处理器，SAF3S6x可以代替目前用于车载娱乐系统的多个芯片，通过灵活的软件升级来适应未来的平台拓展及升级。为了说明各种标准的异同，下面我们来具体研究一下这些标准。
数字调幅广播(DRM)
DRM是一种30MHz频率以下的短、中、长波数字收音系统。它具有接近FM的音质以及数字传输的方便性，对于AM接收效果的提升是非常显著的。
DRM系统采用编码正交频分复用(COFDM)技术。所有由数字编码产生的音频数据以及相关的信息数据均通过大量紧密排列的载波进行传输。
所有载波均包含在传输信道中，时间和频率交织的方法用以减轻多径干扰所造成的衰减。OFDM和编码的各种参数均可以更改，保证DRM可以在不同的传播环境中正常运行。
DRM的最大比特率为72 kbit/s。图1为DRM信道编码器的框图。
DRM系统利用MPEG 4高效高级音频压缩(HE AAC+v2)，以低数据率提供高质量音频。此外、码激励线性预测编码(CELP)和谐波矢量激励编码(HVXC)语音压缩算法则以更低的数据率对单独的语音信号进行编码，如图2所示。
DRM+
DRM+是在DRaM基础上的进一步发展，它是在波段I和波段II(FM-波段)上数字收音传输的标准。而且，OFDM可提供高效频谱利用和无干扰移动接收。凭借其95kHz的带宽，DRM+适合欧洲使用的100kHz FM模式，可以在波段Ⅱ的各个频段中传输。
DRM+最大有效数据率高达186kbit/s：采用MPEG 4 HE AAC+音频压缩技术最多可以将4种不同的音频流(包括附加的数据服务，甚至是视频流)集成到一个DRM+多路复用上。该系统的总体结构与DRM相同，DRM+可“平滑地”集成到DRM中，如图2和图3所示。
数字音频广播(DAB)
在20世纪80年代末设计DAB系统时。最初有五个目标：(1)提供CD品质的收音广播；(2)提供优于PM的车内接收品质；(3)更有效地利用频谱；(4)允许通过电台名称而不仅是调频来换台；(5)允许传输数据。
该系统已经众所周知，本文不再赘述。然而，均源于DAB的DAB+和T-DMB已经集成了MPEG-4 HE-AAC+v2音频压缩技术和带额外交叉的里德一所罗门(Reed-Solomon]纠错编码技术。下面将简要地探讨DAB+和T-DMB。
DAB+
DAB和DAB+之间的主要差别在于，DAB数字收音广播采用MPEG-2音频II层音频压缩技术，而DAB+采用MPEG-4 HE-AAC+、v2音频压缩技术。
HE-AAC+v2是AAC核心音频压缩的扩展集。此扩展集结构可根据比特率的需求提供三种选择：(1)用于高比特率的普通AAC；(2)用于中比特率的AAC和频谱带复制(SBR)，即HE-AAC；(3)用于低比特率的AAC、SBB和仿立体声(Ps)，即HE-AAC+v2。
每个音频超帧通过五个连续逻辑DAB帧中传送，以实现简单的同步和重新配置的管理。
源于原始系统Rs(2ss、245、f=s)的里德，所罗门Rs(120、110、t=5)截短码应用于每个音频超帧的110字节部分，以生成一个容错保护包。外部(解)交织器可被120列的区块(解)交织器视为一行。图3所示为DAB+系统的框图。
T-DMB
根据ETSI EN 300 401标准，T-DMB同样基于传统的DAB传输系统。这意味着通过向现有DAB系统增加一个T-DMB视频编码器，DAB传输即可用于T-DMB传输。由于在同一个系统上提供T-DMB和DAB、因此T-DMB设备不仅可以接收T-DMB多媒体服务，还可接收DAB音频服务。
T-DMB针对音频服务使用比特分片算术编码(BSAC)或HE-AAC+v2音频编码，针对视频服务则使用高级视频编码(AVC)，针对交互式数据相关服务使用二进制格式场景(BIFS)。图5所示为T-DMB音频系统的框图。
HD Radio
HD Radio是指在同一信道上发射数字广播信号以及传统AM或FM信号的一种方法。
由于HD Radio是非开放的知识产权系统，本文只作简要描述。HDRadio同时还是一种在正常AM/FM信号的每一侧创建一组数字边带的COFDM系统。
HD Radio适用于传统AM/FM频段，可以同传统AM/FM相结合，通过三种不同的数字信号模式，向充分利用频谱的方向发展：模拟数字混合模式、扩展混合模式及全数字模式、如图5所示。
关键词：数字收音机；SDR；软件无线电；DAB；高清收音机DOI：10.3969/i.issn.1005-5517.2011.07.002
集所有功能于一体，这并非虚言。现在，设计工程师可以只通过一个数字收音硬件平台，就能灵活地满足功能丰富的汽车信息娱乐系统的各种需求。事实上，自Toseph Mitola于20世纪90年代中期提出软件无线电(SDR)的概念以来，它就立刻成为人们关注和研究的焦点。软件无线电为无线电应用设计者解决了诸多难题，尤其是为实现全球的通用性，收音机所必须支持的标准数量，以及支持多重标准所需的成本。那为什么是现在呢？
尽管SDR概念已经在军事应用中普及多年、但直到最近，对成本敏感的产品，如汽车收音机和手机的设计者们才开始设计基于SDR的解决方案。摩尔定律是一个重要的实现因素，也能使数百万的晶体管支持高计算密度信号处理芯片。但是、仅凭预处理能力是不够的。因为在现实世界，还应根据功耗、芯片尺寸和处理核心架构的灵活性等其他指标判断收音性能，从而适应新的标准。
除此之外，在必须满足不同地区的汽车信息娱乐标准要求的同时，工程师也面临着开发通用的解决方案的问题，因为对于为全球客户提供服务的汽车OEM(原始设备制造商)而言，单一的方案是不够的。例如，在美国，HD Radio目前已成为主要汽车品牌的车载娱乐系统中的核心元件。同时，在欧洲，从英国开始，政府选择了DAB/DAB+/T-DMB标准系列：而德国、法国和意大利等其他欧洲国家对DAB、DAB+和T-DMB也表现出更大的热情。
为了解决标准不统一带来的问题，恩智浦半导体的工程师们提出了一个非常灵活的SDR理念，即信号处理模块变成一种可在不同标准之间所共享的功能。该解决方案采用了由恩智浦及其合作伙伴共同开发的最先进的嵌入式数字信号处理内核，能够支持现有汽车应用中的各种收音标准，还能通过更新软件来适应未来的新的标准。恩智浦的SAF3S6x是首款用于地面数字广播的多标准基带协处理器，除HD Radio，DAB等标准外，还可以通过软件更新来支持包括DRM或DRM+在内的其他标准。
作为一个兼容多种标准的处理器，SAF3S6x可以代替目前用于车载娱乐系统的多个芯片，通过灵活的软件升级来适应未来的平台拓展及升级。为了说明各种标准的异同，下面我们来具体研究一下这些标准。
数字调幅广播(DRM)
DRM是一种30MHz频率以下的短、中、长波数字收音系统。它具有接近FM的音质以及数字传输的方便性，对于AM接收效果的提升是非常显著的。
DRM系统采用编码正交频分复用(COFDM)技术。所有由数字编码产生的音频数据以及相关的信息数据均通过大量紧密排列的载波进行传输。
所有载波均包含在传输信道中，时间和频率交织的方法用以减轻多径干扰所造成的衰减。OFDM和编码的各种参数均可以更改，保证DRM可以在不同的传播环境中正常运行。
DRM的最大比特率为72 kbit/s。图1为DRM信道编码器的框图。
DRM系统利用MPEG 4高效高级音频压缩(HE AAC+v2)，以低数据率提供高质量音频。此外、码激励线性预测编码(CELP)和谐波矢量激励编码(HVXC)语音压缩算法则以更低的数据率对单独的语音信号进行编码，如图2所示。
DRM+
DRM+是在DRaM基础上的进一步发展，它是在波段I和波段II(FM-波段)上数字收音传输的标准。而且，OFDM可提供高效频谱利用和无干扰移动接收。凭借其95kHz的带宽，DRM+适合欧洲使用的100kHz FM模式，可以在波段Ⅱ的各个频段中传输。
DRM+最大有效数据率高达186kbit/s：采用MPEG 4 HE AAC+音频压缩技术最多可以将4种不同的音频流(包括附加的数据服务，甚至是视频流)集成到一个DRM+多路复用上。该系统的总体结构与DRM相同，DRM+可“平滑地”集成到DRM中，如图2和图3所示。
数字音频广播(DAB)
在20世纪80年代末设计DAB系统时。最初有五个目标：(1)提供CD品质的收音广播；(2)提供优于PM的车内接收品质；(3)更有效地利用频谱；(4)允许通过电台名称而不仅是调频来换台；(5)允许传输数据。
该系统已经众所周知，本文不再赘述。然而，均源于DAB的DAB+和T-DMB已经集成了MPEG-4 HE-AAC+v2音频压缩技术和带额外交叉的里德一所罗门(Reed-Solomon]纠错编码技术。下面将简要地探讨DAB+和T-DMB。
DAB+
DAB和DAB+之间的主要差别在于，DAB数字收音广播采用MPEG-2音频II层音频压缩技术，而DAB+采用MPEG-4 HE-AAC+、v2音频压缩技术。
HE-AAC+v2是AAC核心音频压缩的扩展集。此扩展集结构可根据比特率的需求提供三种选择：(1)用于高比特率的普通AAC；(2)用于中比特率的AAC和频谱带复制(SBR)，即HE-AAC；(3)用于低比特率的AAC、SBB和仿立体声(Ps)，即HE-AAC+v2。
每个音频超帧通过五个连续逻辑DAB帧中传送，以实现简单的同步和重新配置的管理。
源于原始系统Rs(2ss、245、f=s)的里德，所罗门Rs(120、110、t=5)截短码应用于每个音频超帧的110字节部分，以生成一个容错保护包。外部(解)交织器可被120列的区块(解)交织器视为一行。图3所示为DAB+系统的框图。
T-DMB
根据ETSI EN 300 401标准，T-DMB同样基于传统的DAB传输系统。这意味着通过向现有DAB系统增加一个T-DMB视频编码器，DAB传输即可用于T-DMB传输。由于在同一个系统上提供T-DMB和DAB、因此T-DMB设备不仅可以接收T-DMB多媒体服务，还可接收DAB音频服务。
T-DMB针对音频服务使用比特分片算术编码(BSAC)或HE-AAC+v2音频编码，针对视频服务则使用高级视频编码(AVC)，针对交互式数据相关服务使用二进制格式场景(BIFS)。图5所示为T-DMB音频系统的框图。
HD Radio
HD Radio是指在同一信道上发射数字广播信号以及传统AM或FM信号的一种方法。
由于HD Radio是非开放的知识产权系统，本文只作简要描述。HDRadio同时还是一种在正常AM/FM信号的每一侧创建一组数字边带的COFDM系统。
HD Radio适用于传统AM/FM频段，可以同传统AM/FM相结合，通过三种不同的数字信号模式，向充分利用频谱的方向发展：模拟数字混合模式、扩展混合模式及全数字模式、如图5所示。