車載雷達是高級輔助駕駛（ADAS）和無人駕駛的核心感測器之一，而車載雷達晶片是車載雷達的核心。如今，高整合度（MMIC+DSP/MCU）車規級晶片為雷達小型化、高可靠、穩定、低成本提供了關鍵途徑，其重要性不言而喻。

近日，TI公司正式推出了下一代車載雷達晶片AWR2944，並發布了配套的SDK mmwave_mcuplus_sdk_04_02_00_01、參考設計工具箱MMWAVE_automotive_toolbox_3_5_0以及示範參考板AWR2944 EVM 。那麼這次發布帶來了哪些調整與升級，代表了TI公司哪些雷達晶片產品設計思路，​​又可能對車載雷達產業產生哪些影響呢？讓我們深入探討一下。

AWR2944 TI定義為第二代高性能車載雷達晶片，目前處於Preview階段。也就是說，可以提供可評估的晶片樣品或演示板，但未正式量產。

AWR2944

我們先來說一個重點，設備概述

AWR2944依然是祖傳的45nm RFCMOS工藝，支援76-81GHz頻段，最高頻寬為5GHz。同時該晶片支援4Tx4Rx，是TI迄今單晶片收發天線數量最多的晶片；

與先前的AWR1xxx系列相比，相位控制略有改善，達到-96 dBc/Hz [76至77 GHz]和-95 DBC/Hz [76至81 GHz]（相位雜訊@ 1 MHz）；

新的發射機移相器：DSS整合了自己的DSP，但其型號從C674x更改為C66x。 MSS中的處理器從ARM R4F升級到ARM R5F，硬體加速器（HWA）升級到2.0；片上 RAM 增加至 4MB。

首次整合硬體安全模組（HSM）。 HSM本身主要由可編程的ARM Cortex M4核心組成。此外，啟動時還增加了安全認證和加密啟動支援以及加密HWA，進一步加強雷達硬體的安全性。

車載通訊介面方面，兩個CAN通道全部調整為CAN-FD，首次支援100Mbps RGM II/RMII/MII乙太網路；

ADC取樣率為37.5Msps，通道數增加到9個，UART增加到4個，增加CSI2 Rx介面用於資料擷取和回放。

接收端TI放棄了上一代常用的I/Q正交混頻結構，採用I通道混頻結構（如下圖）；

接收子系統（每聲道）

硬體架構如下圖所示。 AWR2944依然是清晰的模組設計，前面介紹的各種調整和升級基本上都一目了然。為了您的方便，我還放了AWR1843的框圖。

功能框圖(AWR2944)

功能框圖(AWR1843)

可以看到，AWR2944作為第二代高性能雷達晶片，還有很多需要調整和升級的地方。但參數的作用畢竟只是表面，我們還要看這些調整和升級背後的深層邏輯。

我在（Industry I Next-Generation Angular Radar-from SRR600）中介紹了Conti的下一代角度雷達。大視場條件下實現遠距離目標的高精度感知是基本要求，這對雷達測距性能、視場角、解析度和精度提出了新的挑戰。

與上一代相比，944多整合了一個傳輸通道，以實現更高的角分辨率和精度，同時也為更複雜的天線佈局設計提供晶片級支援。

通常，遠距離感測主要透過天線設計來解決，其測量距離比聚焦波束更遠，並壓縮了視場角。大視場條件下很難實現遠距離測距。一種方式是多天線同時發射，例如四天線同時發射，疊加的寬波束可以在寬視場的情況下測量更遠。然而，同時傳輸的問題是接收器很難可靠地分離疊加的波束。 944採用全新的DDM-MIMO通道分離方案（下文詳述），在同時傳輸的基礎上實現可靠的通道分離，基本實現大視場條件下遠距離目標的高精度感知。而這幾乎全部都是透過硬體加速器來實現的（只有少量的計算是由DSP介入的），因此TI將HWA升級到了2.0。

同時增加RAM容量，以平衡通道數和演算法複雜度增加所帶來的記憶體開銷。乙太網路介面的加入也是為了因應雷達輸出點雲等資料量增加的問題。

在第一代晶片中，以1642為首，DSP是絕對的運算核心，幾乎用於所有的訊號處理和資料處理任務。 MCU基本上只用於配置、控制和管理，這是TI對ARM MCU的基本定位。因此，MSS和DSS的處理是不平衡的，TI的確切說法是：在大多數用例中，MSS被定義為控制域，而DSS實際上執行DPC。

但到了第二代，也就是主導的2944，DSP的地位被削弱，費時費力的訊號處理部分基本上由HWA來完成。其實只要你願意，整個RSP處理環節都是由HWA來實現的。 TI也希望大家能夠多使用HWA，所以降低了DSP的規格。 C66x的處理頻率僅360MHz，遠低於上一代C67x。而且ARM得到了加強，不僅是配置和控制，還有上層的資料處理。例如追蹤和分類也可以由ARM來處理，進一步分擔了DSP的處理任務，這也是DSP規格下降的原因。

這種變化是褒貶不一的，我們將在文章最後講到。

雖然2944的調整和升級豐富，帶來了全新的雷達體驗，但由於接收端單通道混頻方案中DSP規格和ADC數量的減少，2944晶片的成本不會增加太多。

以及軟體示範參考設計。 TI提供適配2944的SDK和Toolbox。

Toolbox包含2944個參考設計，符合NCAP R79的功能需求，支援BSD、FCTA、LCA等。更有趣的是，TI在參考設計的功能列中加入了這樣一句有趣的話：Builds customerconfidence on mm波裝置能力。看來毫米波雷達還是比較不起眼的。

AWR2944 評估板

EVM 和 DCA1000 的組合提供原始資料擷取功能，支援原始 ADC 資料的分析。

演示板天線的 MIMO 佈局的等效陣列為

虛擬天線陣列

天線頻段覆蓋76GHz至81GHz，增益為13dBi，3dB波束寬度水準為3dB±30°俯仰±3°6dB波束寬度水準±45°俯仰±5°。

仰角輻射圖

TI SDK 3.x之後，設計了全新的SW Framework，引進了DPC、DPM、DPU等概念，讓整個軟體架構複雜但邏輯清晰，開發者可以快速上手開發。框架不是本文的重點，這裡不再贅述。再來說說核心升級DDM-MIMO。

我在《4D雷達的MIMO頻道分離》中討論過FDM、TDM、CDM等MIMO頻道分離技術。與TDMA不同的是，FDMA可以實現同時傳輸，並利用發射機天線與頻偏位置的映射關係來確定通道分離方案。

其中，FDM可以用下圖簡單概括。

(a) 若待分離頻道間的頻偏為多普勒解析度的倍數，則為DDMA；

(b) 若待分離通道間的頻偏為解線性調頻後訊號頻寬的倍數，則為RDMA；

(c) 若待分離通道之間的頻率偏移是最大拍頻的倍數，則為BFD；

(d)如果要分離的頻道之間的頻偏是線性調頻頻寬的倍數，則為FT-FDMA。

MIMO 頻道分離

因此，DDM可以被認為是FDM的一種情況。

距離多普勒圖(DDM)

TI實現了空帶DDMA，提供了RangeProc DDMA DPU，Doppler DDMA DPU構成了DDMA的核心模組。簡單看了一下TI目前硬體實現的DDMA Demodulation，整體完成度還是可以的。 

DDMA原理

從DDMA調變可以看出，DDM-MIMO對移相器的要求很高，TI移相器的精確度也需要仔細評估。

物體偵測資料路徑處理鏈

然而，DDMA 並不是一個簡單的解決方案。 DDMA 的潛在問題包括但不限於：
相位校準 峰值混疊 幅度不平衡

2944演示測試

總結

我們再進一步分析TI 2944的發表可能會對車載雷達產業帶來哪些影響。

如果只從技術角度分析雷達的競爭力，最重要的在於天線、MMIC和演算法。晶片廠商提供MMIC，而雷達廠商則憑藉天線和演算法的優勢逐漸建立起自己的壁壘，而這種狀態似乎正在慢慢改變。

1、毫米波雷達正在逐漸從“信號處理環節的差異”轉變為“數據處理環節的差異”，即點雲數據處理方式的差異。它提倡使用TI HWA，固化了許多先進的訊號處理演算法，用戶只需要根據自己的需求接入。訊號處理演算法正在標準化，雷達底層標準正在建構。 TI 也表示：

硬體加速器塊 (HWA 2.0) 透過卸載常見雷達處理（例如 FFT、恆定誤報率 (CFAR)、縮放和壓縮）來補充 DSS 和 MSS。這節省了 DSS 和 MSS 上的 MIPS，為自訂應用程式和更高層級的演算法開放資源。

雷達廠商的戰場正逐漸轉向資料處理，包括追蹤、目標分類、場景理解、邊緣AI、資料融合等。

2.我一直認為訊號處理是毫米波雷達最迷人的部分。此舉無疑會導致雷達廠商對從ADC原始資料輸出到雷達點雲資料輸出的所有中間環節的控制力減弱。 RSP層的靈活性較低。它將進一步降低雷達技術門檻，打破原有雷達廠商的一些技術壁壘。可見，晶片供應商對雷達廠商的影響力將越來越大，而晶片廠商頂層的「平權」策略將進一步縮小雷達廠商之間的產品差異，勢必進入低價位。

至於後續雷達的升級方向，我認為訊號處理部分會在晶片廠商的影響下被部分淡化，仍然會被HWA加強，而RSP部分最終可能會成為標準產品。您需要什麼樣的應用程式？只要配置暫存器，競爭可能會越來越集中在上層資料處理。還可以整合全新的AI引擎。從某種程度上來說，除了頻段之外，毫米波雷達將越來越像雷射雷達。