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軟件無(wú)線(xiàn)電(SDR)的開(kāi)發(fā)進(jìn)度依賴(lài)于許多元器件和軟件的改進(jìn)。盡管如此，電子行業(yè)一直致力于解決增強型SDR技術(shù)所面臨的挑戰。軟件無(wú)線(xiàn)電這個(gè)名字很好地闡述了這些無(wú)線(xiàn)電設備的工作模式：能夠通過(guò)軟件代碼修改硬件元器件的性能。但實(shí)現這個(gè)目標仍需要高性能的模擬和數字元件：比如相應的低噪聲放大器(LNA)和數據轉換器，以及系統級配置，用于在不同制造商生產(chǎn)的SDR之間實(shí)現互操作性。這些無(wú)線(xiàn)電設備一般工作在2MHz至2GHz頻率范圍。 軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)現在是蜂窩通信網(wǎng)絡(luò )等商用市場(chǎng)的重要組成部分。但這種技術(shù)的發(fā)展很大程度上歸功于時(shí)斷時(shí)續的美軍聯(lián)合戰術(shù)無(wú)線(xiàn)電系統(JTRS)計劃。這個(gè)計劃的目標是用某種形式的通用軟件可編程無(wú)線(xiàn)電設備替代現有的模擬戰術(shù)無(wú)線(xiàn)電設備。其面臨的挑戰是，除了提供不同軍用網(wǎng)絡(luò )之間的互操作性外，還要確保通信的安全性。 JTRS計劃得到了不少最大型的軍事承包商的支持，包括波音公司(Boeing)在JTRS網(wǎng)絡(luò )的地面移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電(GMR)版本方面付出的努力，以及Lockheed-Martin公司在JTRS無(wú)線(xiàn)電系統的空海版本上做的工作，后者也被稱(chēng)為空中/海上固定站(AMF)JTRS無(wú)線(xiàn)電。JTRS無(wú)線(xiàn)電系統基于軟件通信架構(SCA)，這是一種定義了軟硬件如何協(xié)調工作的開(kāi)放架構框架。 遺憾的是，波音公司的延遲和成本超支導致去年晚些時(shí)候JTRS計劃中涉及該公司的部分被迫取消(雖然合同計劃是到2012年3月截止)。波音公司是與Northrop-Grumman、Rockwell Collins、BAE Systems和Harris RF Communications公司一起開(kāi)發(fā)這些高性能的GMR JTRS無(wú)線(xiàn)電系統的。當然，JTRS計劃中軍隊部分內容的消減可以追溯到相關(guān)的未來(lái)戰斗系統(FCS)計劃，后者是一項旨在為未來(lái)士兵帶來(lái)高科技的龐大且昂貴的計劃。FCS計劃已于2009年被迫取消。 美國國防部(DoD)認為，波音JTRS無(wú)線(xiàn)電系統的一些問(wèn)題與試圖在硬件相對受限的無(wú)線(xiàn)電設備中支持寬范圍的復雜波形有關(guān)。舉例來(lái)說(shuō)，美國軍隊為這些可編程無(wú)線(xiàn)電系統開(kāi)發(fā)了兩種波形——士兵無(wú)線(xiàn)電波形(SRW)和寬帶網(wǎng)絡(luò )波形(WNW)，用于實(shí)現可靠且安全的通信。 基于SRW的無(wú)線(xiàn)電系統被設計為以分配的1.2MHz帶寬工作，而WNW無(wú)線(xiàn)電系統的最佳工作帶寬是3MHz或5MHz。但這些波形都是內存/計算密集型波形。波音公司發(fā)現，很難以極具成本效益的方式提供能夠同時(shí)支持所有這些波形與網(wǎng)絡(luò )的軟件無(wú)線(xiàn)電系統。 哈里斯射頻通信公司(Harris RF Communications)取得的巨大成功也歸功于涉足JTRS，當然也與公司開(kāi)發(fā)自己的軟件無(wú)線(xiàn)電系統有關(guān)。例如，哈里斯公司剛剛從美國特種作戰指揮部(USSOCOM)收獲到3900萬(wàn)美元的定單，用于購買(mǎi)公司的Falcon III AN/PRC-152A寬帶手持式戰術(shù)無(wú)線(xiàn)電設備(見(jiàn)附圖)。這是4億美元的不定期交付不確定數量(IDIQ)合同的首批交貨定單，旨在幫助美國特種作戰指揮部實(shí)現戰術(shù)無(wú)線(xiàn)電設備庫存現代化。該合同還覆蓋Falcon III AN/PRC-117G多頻段單兵無(wú)線(xiàn)電設備。 靈活的AN/PRC-152A無(wú)線(xiàn)電系統同時(shí)支持寬帶和窄帶波形。哈里斯的寬帶功能將由該公司的網(wǎng)絡(luò )寬帶波形設備提供，該設備已經(jīng)得到美國安全局(NSA)的1類(lèi)高可靠互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議加密(HAIPE)認證。哈里斯公司希望今年晚些時(shí)候AN/PRC-152A也能獲得NSA的1類(lèi)認證，以便與JTRS SRW一起工作。 
圖：Falcon III AN/PRC-152A寬帶手持式戰術(shù)無(wú)線(xiàn)電設備使用SDR技術(shù)適應不同的波形應用。 此外，Rockwell Collins和BAE Systems的合資公司Data Link Solutions(DLS)最近與空海作戰系統指揮部(SPAWAR)簽署了一份價(jià)值2580萬(wàn)美元的合同。這份定單用于多功能信息發(fā)布系統JTRS終端的首次全面生產(chǎn)與現場(chǎng)試驗(FP&F)，設備主要用于美國海軍F/A-18 E/F(超級黃蜂)、海軍實(shí)驗室和NAVSUP(Navy Supply)。這些設備還將提供給美國空軍E-8(JSTARS)、RC-135(鉚接偵察機)、EC-130E(高級偵察機)、EC-130H(羅盤(pán)呼叫機)、空軍參與測試單位和華納羅賓斯空軍基地。 MIDS JTRS是一種包含Link-16功能的4通道終端，能夠在新波形推出后整合這種新增的網(wǎng)絡(luò )波形。MIDS JTRS是Data Link Solutions公司和ViaSat公司之間合作開(kāi)發(fā)的一個(gè)極具競爭力的項目。 與此同時(shí)，美國國防部要求Lockheed-Martin公司重啟JTRS工作，并把重點(diǎn)放在提高可負擔性方面。Lockheed-Martin AMF JTRS小組，包括BAE Systems、General Dynamics、Northrop Grumman和Raytheon正在作為價(jià)值7.66億美元的原始系統開(kāi)發(fā)與演示(SDD)合同的一方而辛苦工作。AMF JTRS無(wú)線(xiàn)電系統被設計用于固定電臺、潛艇、水面艦艇和飛機。 從20世紀90年代軟件無(wú)線(xiàn)電概念最早出現以來(lái)，美國國防部對軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)如何適應戰場(chǎng)的觀(guān)念發(fā)生了很大變化。最近，JTRS計劃的軍隊聯(lián)合計劃辦公室將對JTRS無(wú)線(xiàn)電開(kāi)發(fā)的興趣提升到了全功能認知無(wú)線(xiàn)電系統(參見(jiàn)www.army.mil/articles)，后者還包含軟件定義天線(xiàn)(SDA)。 認知無(wú)線(xiàn)電可以被認為是軟件無(wú)線(xiàn)電的進(jìn)一步發(fā)展，它使用了一種稱(chēng)為動(dòng)態(tài)頻譜接入(DSA)的技術(shù)。這種技術(shù)允許軟件無(wú)線(xiàn)電設備自動(dòng)檢測并使用工作區內的可用帶寬，還能改變自己的發(fā)射和接收特性來(lái)適應可用的頻譜。理論上，與標準無(wú)線(xiàn)電臺甚至JTRS電臺相比，采用DSA技術(shù)的SDR具有更高的效率，能夠更高效地利用有限的頻譜資源。JTRS認知無(wú)線(xiàn)電設備還需要使用一種稱(chēng)為頻譜分段的技術(shù)，這樣，大帶寬的波形就可以被擴展到帶寬的各個(gè)可用部分。 對Lockheed-Martin來(lái)說(shuō)，在去年晚些時(shí)候飛越新墨西哥上空的美國阿帕奇(Apache)攻擊型直升機上完成的AMF JTRS無(wú)線(xiàn)電系統測試結果，是對SDR技術(shù)的極大鼓勵。這次測試使用SRW在試驗用AH-64 Block III阿帕奇直升機與地面部隊之間成功地進(jìn)行了語(yǔ)音、數據和圖像的組合通信。直升機上的一個(gè)預工程試驗性空中無(wú)線(xiàn)電臺與6支裝備了JTRS手持式單兵小型(HMS)Rifleman無(wú)線(xiàn)電臺的地面部隊直接建立了鏈接。阿帕奇提供天線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的擴展，給地面部隊當做中繼器使用。阿帕奇能夠中斷網(wǎng)絡(luò )中的所有連接，然后重新連接JTRS網(wǎng)絡(luò )中的所有設備，中間沒(méi)有顯著(zhù)的延時(shí)或信息丟失。 如前所述，并不是所有SDR技術(shù)都是軍用的，商用通信提供商也很快發(fā)現了擁有軟件可定義無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的好處。一家名為Wireless Innovation Forum的行業(yè)組織就致力于發(fā)展下一代無(wú)線(xiàn)電技術(shù)，其中包括軟件無(wú)線(xiàn)電。另外，SDR-BR是一個(gè)對SDR感興趣的業(yè)余無(wú)線(xiàn)電研究人員和實(shí)驗人員組成的小組。 SDR技術(shù)的商業(yè)用途非常廣，有許多從元件到系統級的新產(chǎn)品都采用了SDR技術(shù)。通信設備與服務(wù)提供商阿爾卡特-朗訊(Alcatel-Lucent)就在SDR和多載波功放(MCPA)技術(shù)基礎上開(kāi)發(fā)了多載波遠程無(wú)線(xiàn)電頭端(MC-RRH)設備。這種設備已經(jīng)成為阿朗公司組合式無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)的一個(gè)構建模塊。MC-RRH模塊可以幫助運營(yíng)商同時(shí)處理兩種不同的技術(shù)，單個(gè)模塊就能支持長(cháng)期演進(jìn)(LTE)和多入多出(MIMO)技術(shù)。 支持SDR技術(shù)的元件供應商也有許多。Altera公司針對SDR應用推出了一系列現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)。德州儀器(TI)為毫微微蜂窩基站和便攜式SDR應用提供模擬前端(AFE)集成電路(IC)。舉例來(lái)說(shuō)，后者的低功耗12位AFE7225模擬前端集成了一個(gè)雙路125Msampes/s模數轉換器(ADC)和兩個(gè)250Msamples/s數模轉換器(DAC)。 在廣播市場(chǎng)，Carlson Wireless公司最近發(fā)布了一款名為RuralConnect IP的軟件無(wú)線(xiàn)電設備。該設備使用了廣播公司在VHF和UHF頻譜中剩下的“空白頻段”帶寬，可向欠服務(wù)地區和農村地區提供無(wú)線(xiàn)寬帶服務(wù)。Carlson Wireless公司正在與數據庫提供商Spectrum Bridge和KTS Wireless合作開(kāi)發(fā)這種SDR設備，并希望這種設備很快能夠獲得美國聯(lián)邦通信委員會(huì )(FCC)的認證。 |
