如何利用软件无线电提升车载无线应用的设计灵活性

软件无线电简介

传统的无线电应用都是依靠模拟电路来实现的。软件无线电的目的就是把无线电领域的硬件问题变成软件问题，其基本思想就是用软件解调接收到的电磁波和用软件控制发射的电磁波。软件无线电的基本框架如下图。

从框图中可以看到，模数/数模转换器是联系连续的模拟信号和分立的数字信号的桥梁，而软件可以控制的是数字信号。应用软件代码高效分析和合理控制数字信号，软件无线电原则上可以实现传统无线电的所有应用，并且具有传统无线电设备所没有的灵活性——软件代码实际上可以根据用户的需求实时调整。也就是说，使用同一块硬件，软件无线电软件可以完成传统无线电需要多块硬件才能完成的任务，比如同时接收FM信号和电视信号。

车载软件无线电

现在是考虑用软件无线电来代替汽车内传统无线电应用的时候了。要实现这个方案，首先需要设计一个通用的软件无线电模块。这个模块应该包含示意图中的模块，而且还要有较好的灵活性，最后还必须有和外部设备通讯的高速接口。下图给出了一个简单的示意例子。

其中，DAC是数模转换器，ADC是模数转换器，BUS是可编程接口。

其次，看一看作为可编程单元的FPGA。当主控单元通过可编程接口配置好FPGA之后，FPGA就会按照我们预先设计的程序进行工作。在软件无线电领域，以接收为例，FPGA完成的任务包括按照主控单元指定的频率段把ADC数据转化为基频段数据，即所谓数字化下行转换。这个转换过去是非常消耗系统资源的，随着硬件处理能力的提高和软件算法的更新，无线电领域的上下行转换目前基本上可以实时完成。赛灵思和Altera都提供高性能的FPGA，它们完全可以胜任上述任务。

再其次，数字化下行转换后的数据会通过可编程接口传输给主控单元。这个数据的流量会根据应用和数字化下行转换算法的不同有较大的变化。典型的数据率是每秒数十兆字节，这个速度可以适应目前车内常用的无线系统，而满足这个数据率的通用接口可以选：