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软件定义无线电(SDR)技术助力通信设备 |
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作者：Jack Browne |
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软件定义无线电(SDR)技术被广泛应用于许多军事应用，而在商业应用中也不乏它们的身影，特别是在业余无线电和短波无线电设备市场中。这种无线电技术采用数字信号处理(DSP)代替那些过去由模拟硬件执行的功能，因此不仅可以在许多不同的现有无线电平台间实现灵活的互操作，而且能够(在必要时)定义和修改定制波形以维持战术通信中的高度安全性。
软件定义无线电技术在很大程度上得益于美国国防部(DOD)对联合战术无线电系统(JTRS)计划及各个配套计划的资助，这包括用于美国陆军的便携式地面移动电台(GMR)设计。JTRS无线电系统的基本想法是为所有联合部 队作战提供关键的通信平台，并能通过软件编程处理新的波形，同时模仿当前军用电台与现有战术电台通信。
对JTRS和SDR技术的资助一直在进行。今年早些时候，BAE Systems公司宣布得到一份940万美元的合约，用于向JTRS提供Link-16软件服务支持(SwISS)。合约内容包括技术支持、功能增强、维护和升级JTRS Link-16波形软件。如果包含所有选项，整个项目总价将达到2430万美元。
几乎与此同时，Scalable Network Technologies(SNT)公司获得联合战术无线电系统项目联合计划执行办公室(JPEO JTRS)批准的独立SBIR第三阶段基本不定期交货/不确定数量(ID/IQ)合约。该合约估计价值达1100万美元，主要目的是支持JTRS网络仿真器——用于实时仿真具有不同类型波形的大规模(多达数千个电台)通信网络的一种虚拟实验室。
还是在今年初，Lockheed Martin公司及其空中、海上和固定站联合战术无线电系统(AMF JTRS)小组在波音公司支持下成功演示了基于SDR的JTRS无线电系统在AH-64D Apache(Block III架构)直升机中的使用。测试包括从直升机到地面电台的数据与视频传送。Lockheed Martin公司的AMF JTRS是一种安全、多频段、多模式的无线电网络，可以给联合部 队提供并发的语音、数据和视频通信。在波音公司位于亚利桑那州Mesa的工厂举行的这次演示中，AMF JTRS小组将配置有宽带联网波形(WNW)功能的AMF JTRS小型空军联合战术电台集成到了Apache直升机上。这样，AMF JTRS就可以将来自Apache机载红外摄像机的实况流式视频和实时情况数据发送给多部地面电台。
在无线电设备自身这个领域中，哈里斯(Harris)公司长期致力于发展战术无线电技术，并提供相关的模拟和数字设计。事实上，该公司研究SDR技术的历史可追溯到在1988年生产了RF-5000电台。哈里斯公司的许多SDR平台都采用了面向JTRS无线电通信开发的软件通信架构(SCA)基础设施规范。FALCON II无线电台就是广受欢迎的哈里斯SDR战术无线电设备之一，目前服役数量超过15000台。
还有以其它产品出名的许多公司，如一直致力于生产测试设备的罗德与施瓦茨(Rohde & Schwarz)公司，他们自主设计的SDR产品对SDR技术的发展也作出了巨大贡献，其中包括R&S M3TR SDR。这些无线电设备(图1)包括R&S MR300xH/U单兵收发机，其频率范围为1.5MHz至108MHz或25MHz至512MHz，这是针对所有战术通信开发的一种设备。这些多频段、多模式无线电设备可以处理种类繁多的波形，并具有嵌入式256位密钥通信安全(COMSEC)保护功能。
图1：罗德与施瓦茨公司的R&S M3TR软件定义无线电产品包括单人可携带和轻量级手持式版本，工作频率可达512MHz。
这些单人可携带无线电设备可以提供高频(1.5至29.9MHz)达150W、甚高频(30至107.9MHz)达50W、超高频(108至512MHz)达50W的发送功率电平。这些无线电设备还集成了全球定位系统(GPS)接收机和位置报告功能，而且前面板可拆卸，具有很好的灵活性。
美国国家仪器(NI)公司是同样能够提供SDR解决方案的另一家与测试有关的公司。该公司的SDR系统基于PXI Express平台，使用NI的PXIe-5641R Rio收发器，工作频率范围从9kHz至2.7GHz，并具有20MHz的实时带宽。
虽然SDR技术主要应用于军事战术无线电设备，但这种技术在商业应用领域中也得到了迅速普及，特别是在业余无线电设计和短波电台领域。举例来说，FlexRadio Systems公司的无线电台系列就是采用SDR技术开发，并被业余无线电爱好者广泛使用的一种产品。
例如，FLEX-3000无线电系统具有96kHz接收带宽和超过90dB的动态范围。它采用24位的模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)，所有接收和发送滤波功能都在数字域借助DSP完成。
在元器件方面，有许多供应商支持将他们的数字元件集成进软件定义无线电架构。例如，德州仪器(TI)在其网站(http://focus.ti.com/ docs/solution/folders/print/357.html)上就提供了完整的SDR模块框图(在关键位置使用TI的元件)。
美国国家半导体(NSC)公司提供高速12位ADC用于SDR，并全力为开发SDR设计提供现场技术支持。软件定义无线电论坛成员Altera公司则提供高性能Stratix FPGA用于实现SDR中的数字中频和基带处理。
在SDR开发的软件方面，GNU Radio公司提供了一款免费的软件开发工具套件，可用于开发使用低成本射频硬件的SDR处理模块。Green Hills Software公司则提供免版税且经过最新IEEE POSIX.1-2003规范认证的INTEGRITY实时操作系统(RTOS)，可用于SCA兼容的SDR平台开发。
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(9/20/2011) |
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