国外军用软件无线电的发展现状

国外军用软件无线电的发展现状 Ξ 国外军用软件无线电的发展现状 徐 永 胜 ()信息产业部电子第十研究所 ,四川 成都 610036 【摘要】本文概述了软件无线电的需求背景 ,提出了军用软件无线电系统应特别关注的关键技术 ,并 介绍了国外典型软件无线电的研制和发展状况 。 关键词 :软件无线电 ;关键技术 ;发展现状 中图分 类号 : TN924 文献标识码 :A 径功能 、隔离多频段多模式天线的互相作用 、减少插 入损耗 、兼容光馈能力 ,以及易于重置的智能天线 , 一 、概述 都应通过相应的研究和开发来加以解决 。 近年来 ,数字信号处理技术得到了飞速发展 ,其( ) ( ) 2 . 射频 RF变换与中频 IF处理 应用范围不断扩大 。在无线通信领域 ,数字信号处 这一领域需要突破的技术很多 ,如宽带线性功 理技术已将应用面向天线端扩展 ,由此产生了软件 率放大器和低噪声放大器 ;信号纯度处理器 ;单个宽 无线电的概念 。软件无线电技术是应商用 、军用和 带 RF/ IF 上/ 下变频器 ;可调谐预选器等 。 个人通信市场的飞速发展需求而开发的一种新一代 () ()3 . 模/ 数变换器 ADC和数/ 模变换器 DAC 无线通信技术 ,在三军协同通信要求很高的军用通 这是包括民用领域在内需要的关键技术 。在蜂 信系统中首先获得应用 。美国于 90 年代初就启动 窝基站市场的推动下 ,ADC 和 DAC 迅速发展 ,各供 了软件无线电及其关键结构和技术的研究 ,以满足 () 应商已能供应或已通告了其高性能产品 。然而 ,对 在全部通信频段 包括 HF 、VHF 、UHF 和 SHF、各种 于军用电台市场来说 ,为了能在密集的干扰环境下 信道调制方式 、各种编码方式和密码类型的通信需 支持灵活的操作配置 ,就需要较大的无寄生动态范 求 ,以及各种数据格式下的互操作性要求 ,从而实现 围 。 军事通信领域中的无缝隙 、多媒体和各种数据速率 ()4 . 数字信号处理 D S P 通信 。 数字信号处理是软件无线电的基础技术 。目前 已经有很多高性能的 DSP 器件 ,广泛应用于基站和 二 、软件无线电的关键技术 手持式蜂窝市场 。对军事应用来说 ,必须考虑能获 软件无线电采用模块化设计 ,具有开放式 得足够的技术利用度 ,特别是高性能电台需要的亚 ISO/ OSI 体系结构 、良好的软件可移植性和功能可 () 微米专用集成电路 ASIC技术 。 编程性 ,使系统互联和功能升级非常方便 。真正的 ( ) 另外必须采用边界定义软件无线电 SDR军用软件无线电系统要采用众多现有的或正在研究 基站的电台和处理接口 ,保证在生命期内可不断升 的硬件和软件技术 ,所需的关键技术可概括如下 : 级 。通过这种标准接口 ,用户可在标准化帄台上实 1 . 宽带天线 现自己的保密波形 。全球无线接口标准必须允许通 () () 可覆盖低频 LF至超高频 UHF的宽带天线是 过无线或有线下载程序 ,动态实现新的服务 。军用 面临的关键技术之一 。此外 ,降低同台干扰 、保证孔 Ξ 收稿日期 :2001 - 05 - 08 () 作者简介 :徐永胜 1968 - ,男 ,重庆人 ,工程师. 专题述评 电 讯 技 术 2001 年第 3 期 S UMMARIZATIO N 软件无线电系统应能支持多媒体网络的无线接口标论坛的活动以及其它国际性 SDR 开发计划将不断 准 。推动软件无线电的研究和发展 。 现将西方发达国 家军用软件无线电的研制情况 从传统的单信道 、单频段电台向标准化的 、开放 结构 、多信道 、多频段 、多波形的软件无线电系统过 介绍如下 。 渡是一项严峻的挑战 。集中精力研究可靠的军用软 1 . J TR S 美国利用软件无线电技术的主要工程是联合战 件无线电所需的技术是我们当前面临的一项紧迫任 () 术无线电系统 J TRS。J TRS 旨在提供 2,2 000 MHz 务 。 () () 频段的视距 LOS和超视距 BLOS话音 、图像和数 据传输 ,以代替一系列战术电台 。J TRS 可以看作是 三 、软件无线电的发展现状“易通话”工程的延续 。美军通讯与电子设备司令部 ( ) 随着标准处理器 、数字信号处理器 DSP的发 () CECOM领导的 J TRS 联合工程办公室代表各军兵 展和软件互操作能力的提高 ,使得研制不依赖于硬 种已就定义 、支持软件的开发以及样机系统的验证 件结 构 的 软 件 无 线 电 系 统 成 为 可 能 。“易 通 话 ” 和生产签订了一系列 。以雷声公司的指挥 、控 ( ) SPEAKeasy是软件无线电的基础 ,该计划由美国防 制 、通信与信息系统分公司为首的承包小组 , 包括 部负责 ,目的是研制多频段 、多模式 、软件可编程电 ITT 工业公 司 、罗 克 韦 尔 柯 林 斯 公 司 和 马 可 尼 CNI 台 ,使不同军种可在战场上或战场附近通信 。“易通 公司 ,已定义了 J TRS 的体系结构 ,这是消除各军兵 话”的互通性实验于 1993 年在空军电子系统司令部 种间和联合作战互通性这一基本问题所迈出的坚实 所在地贝德福德进行 。“易通话 I”装在 6 英尺的机 一步 。 架中 ,采用中频模/ 数变换器 、TI TMS320C30 DSP 芯 雷声公司牵头的研究小组于 2000 年 12 月交付 片和 VME 波形因素商用插件 ,这种通信方式表明电 ( ) 了软件通信体系结构 SCA的最新版本 , 这是开发 台可在软件的控制下在不同的频段上工作 ,并利用 J TRS 应用 程 序 的 基 础 , 交 付 软 件 通 信 体 系 结 构 是 ( ) 不同的空中接口 “模式”或“波形”把 2 部不同电台 J TRS 工程的第 1 和第 2A 阶段 。其它生产厂家包括 连接起 来 。在 吸 取 了“易 通 话 I”研 制 经 验 的 基 础 哈里斯公司 、波音公司 、摩托罗拉公司和 THAL ES 公 上 ,摩托罗拉公司研制了“易通话 II”,并在国家训练 () 司 其前身为汤姆逊 —CSF 公司和雷卡通信公司在 中心进行了类似的演示验证 。 内的制造商正在对不断演变的软件通信体系结构标 “易通话”电台的成功演示验证 ,促使来自全球 准进行验证 ,这属于 2B 阶段 。其目的是看看非原始 范围内的 50 多个公司成立了模块化多功能信息传 财团的制造商能否把硬件集成到所开发的结构中 , () 输系统 MMITS论 坛 , 后 更 名 为“软 件 定 义 无 线 电 以及能否给该结构编写软件 。在 2C 阶段 ,BAE 系 () SDR”论坛 。SDR 论坛的目的是加快软件无线电 统公司得到了一份 1 400 万美元的“其它交易”合 的研制 、布署和使用 ,致力于使设备采用开放式结构 同 ,研制验证软件通信体系结构的组网部分的工作 并制定相应的无线标准 。该论坛的研究小组解决与 样机 。该合同要交付的设备包括 40 部工程研制模 软件无线电研制有关的关键问题 ,如软件下载 、硬件 型和 220 部外场试验用加固式 2 信道 J TRS Block 1 和软件模块接口和等 。 样机 ,对后者的要求包括能把电台安装在车辆上 ,如 从理论上讲 ,这种开放式结构允许不同制造商 HMMWV 改进型 、M1068 履带式指挥车和 M4C2V 指 都可为无线设备编制软件 。按照 SDR 论坛的说法 , 挥车 。 未来的软件电台类似于个人计算机 ,不是在电台中 ( ) 哈里斯公司以其 AN/ PRC - 117F C费尔康 II 装入一大堆软件 ,而是随文件配置信息一起装入几 多频段电台为基础 ,实现其软件通信体系结构合同 个软件块 ,给每个软件都分配一些重要功能 。该论 中自己的那一部分项目 。该电台目前供应给海军 , 坛规定的模式 ,允许根据通用体系结构定义的基础 具有几种对 J TRS 来说特别重要的特性 ,最值得一提 结构的多个帄台采用一个标准波形或一组波形 。实 的是 ,它是软件可编程的 ,可工作在多个频段 ,并采 际上 ,各制造商正在开展适合各自技术特长的软件 用了多种波形 。一些工作还涉及把电台的通信功能 无线电工程 ,而且还有许多并不是该论坛成员的知 扩展到高频 。除了生成软件体系结构外 ,推动 J TRS 名 SDR 生产厂家 ,如德国的 RS 公司 。毫无疑问 ,该 ?112 ? 专题述评 电 讯 技 术 2001 年第 3 期 S UMMARIZATIO N () 计划的几种设想之一 ,就是生成频谱效率更高 、数据ATC、求定制供海军海上通信 、军事空中交通管制 ( 容量更大的新波形 。J TRS 面临的挑战是支持新的 防 空 、无 线 网 络 系 统 、移 动 站 和 特 殊 飞 机 如 和不断出现的要求 ,而不是仅仅重复老波形 。 ) AWACS使用的无线电系统 。 由于 M3AR 的紧凑设计以及控制单元和收发信 摩托罗拉公司的 2B 阶段合同要求利用其数字 机间具有串行或并行接口 ,人们可以方便地将其集 () 模块化电台 DMR验证软件通信体系结构 ,该数字 成到当前的系统中 。至于座舱类型 ,M3AR 可从形 模块化电台是该公司根据另一项合同为美国海军研 式和功能上取代诸如 ARC - 164 之类的 AN/ ARC 电 制的 , 它 可 支 持 DAMA 、HAVE QUICK 和 SINCGARS 台 。 在军事应用中 ,防止侦收和干扰是非常重要的 。 波形 ,并可为 4A 链和 11 号链提供数据链覆盖 。摩 RS 公司为 M3TR 、M3SR 和 M3AR 系列软件电台提供 托罗拉公司要做的工作是使其数字模块化电台适合 了综合保护措施 。 软件通信体系结构 ,并演示包括 AM 和 FM 这 2 种波 3 . PDR 形的完整系统 。 雷声公司及其伙伴 THAL ES 与英国国防部签订 第 3 步是竞争采购阶段 ,预计于 2003,2004 年 ( ) 了可编程数字化电台 PDR工程的合同 。该合同包 开始 。目前正在起草 J TRS Block II 的需求 ,最终要 括利用 COTS 硬件和标准接口研制可编程数字化电 () 取代近期数字化电台 NTDR和 J TRS Block I。要求 台技术的一个两期工程计划的第一期工程 。该研究 J TRS Block II 可支持航空地面通信 ,且最少应有 3 个 小组目前先从事定义研究 ,而后开发语言 、解释程序 信道 ,Block III J TRS 将用于便携/ 手持电台 ,预计于 和对象库 ,这些是能够为 PDR 生成各种通信波形的 波形编译程序的 3 个关键部分 。第二期工程将涉及 ( ) 2004,2005 年开始工程与生产研制 EMD,于 2007 在各种数字化电台上运行选定的波形 。 ( 年或之前开始生产 。手持式只有 1 个信道 目标是 ) ( ) 2 个信道,便携式有 2 个信道 目标是 4 个, 其波 4 . MMR - ADM 形将包括 EPLRS , SINCGARS ESIP/ INC ,UHF DAMA , (另一个 THAL ES 公司业务单位 前汤姆逊 - CSF GPS , HAVE QUICK 和宽带 。 ) ( 通信系统公司及其伙伴 EADS 前 Daimler Chrysler ) 航空公司正在进行一项由法国和德国政府联合投 2 . M3 TR 资的底大的软件无线电计划 —多模式 、多频段电台 德国 RS 公司已研制成功了用途非常广泛的高 () 先进演示验证机模型 MMR - ADM。MMR - ADM ) ( 质量软件无线电系列 —M3TR 、M3SR 4400 系列和 作为具有无线功能的网络节点 ,将取代大量当前与 ) (M3AR 6000 系列。其通用性表现在 3 个方面 :多频 称之为通信服务器相连接的单个无线设备 。研究人 段 、多功能和多模式 。 员称这些节点完全与传统系统兼容 ,但早期型中没 M3TR 覆 盖 的 频 段 包 括 HF 频 段 、战 斗 网 电 台 有北约的 16 号链终端 。法国和德国都各自对本国 ( ) CNR的 VHF 频段 、地 - 空通信的 VHF 频段高端以 的波 形 和 保 密 原 理 特 别 感 兴 趣 , 主 要 是 PR4 G 和 及地 - 空和卫星通信的 UHF 频段 。多功能性意味 SEM 93 波形 ,双方同时都对符合当前和未来标准化 着除了进行话音传输外 ,还可以进行自动数据处理 , ( ) 协议 STANAGs感 兴 趣 。THAL ES 和 EADS 将 利 用 并以较高的数据率进行数据传输 ,例如 ,实时图像和 这一共同工程的成果建立各自的生产线 。预计于 视频显示 , 在线位置显示与分发 。M3TR 可作为战 斗网电台在战场网络中进行半双工话音和数据传 2002 年交付 MMR - ADM 样机 , 2003 年将针对 7 个 ( ) 输 ;作为功能性终端集成到分组无线网 PRN,具有 ( ) 建议的波形 HF/ VHF/ UHF进行外场试验 。 分组数据传输的多跳功能 ,在干扰和重新分配电台 的情况下能实现路由自适应 ; 它还可以作为距离扩 ( ) 展节点 REN用于在不同通信频段和保密配置的电 ( ) 台间建立话音和数据服务 ; 作为无线接入点 RAP 时 ,M3TR 可为固定网络提供接口 ,它还具有智能网 关和转信功能 。 M3SR 基于高度模块化的电台方 案 , 其 基 本 部 件和选择性扩展部件很多 。电台配置可根据用户需 四 、结束语 为适应现代战争多国家 、多军种联合作战的需 求 ,软件无线电技术得到了飞速的发展 。西方国家 开展了规范制定工作 ,研制了样机 ,并进行了验证试 ?113 ? 专题述评 电 讯 技 术 2001 年第 3 期 S UMMARIZATIO N http :/ / www. harris. com. 验 ,许多关键技术得到了一定的突破 ,软件无线电技 Advanced radio integrates multiple features in on unit J , 3 术形成装备并投入实用已为期不远了 。 SIGNAL magazine , August 1999 ,P12 - 15 参 考 文 献() 4 徐惕.“隐通”电台 J . 世界空军装备. 2000 4:56 - 57 Rupert Pengelley , Radio tomorrow J , J ane ’s international 5 1 Michael puttre , A band for all reasons J , Journal of elec 2 defense review , March 2001 , P44 - 49 tronic defense , J anuary 01 , P49 —53 Henry S. Kenyon , One box covers many systems J , SIG 2 6 AN/ PRC - 117F Multi - band , multimission radio EB/ OL , 2 NAL , December 2000 , P5052 Revie w of Foreign Military SD R Development XU Yong - sheng ( )The Electronic 10th Institute of Ministry of Information Industry , Chengdu 610036 , China Abstract :In this paper , development trend of foreign military SDR is briefly introduced , key technology of SDR develop2 ment is provided , typical SDR development and application is also described. Key words :SDR ; Key technology ; Development 中天日立提供我国最大纤芯光缆产品 日前 ,由中天日立光缆有限公司提供的目前我国最大纤数 、最大短路电流容量要求的 OPGW 产品 在浙江架设 。 据悉 ,2000 年下半年 ,浙江电力实施杭东变 —钱塘变光纤通信工程 ,该工程所选型 OPGW 不仅要求 ( ) 最大 72 纤芯 含 12 芯 G655 光纤,还要求具有最大 290 KA2S 短路电流容量 。中天日立光缆有限公司 把其作为“重点攻关课题”,经过反复探索 、试验 ,按期提交了我国目前最大纤芯数 、最大短路电流容量要 求的 OPGW 产品 。 中天日立光 缆 有 限 公 司 合 资 引 进 当 今 世 界 最 先 进 的 激 光 焊 接 复 合 不 锈 钢 光 纤 松 套 管 生 产 线 、 () OPGW 行星笼绞生产线 ,成功地研制开发了 21 世纪最新流行款式的新一代光纤复合架空地线 OPGW产品 。该产品获得电力系统广泛认可 ,在广东电力干线 、新疆电力“托克逊 —库尔勒”220 kV 输电线路 工程等项目中中标 ,满足了中国电力通信特种光缆的需求 。 中兴 2M 信令链路通过入网测试 近日 ,由中兴通讯自行研制开发的 2M 信令链路顺利通过了由信息产业部电信传输研究所主持的 入网测试 ,并得到专家们的一致好评 。 中兴通讯在从事 No . 7 信令系统设计之初 ,就密切跟踪信息产业部电信传输研究所对 2 Mbit/ s 高速信令链路规范的制订情况 ,因而在引入高速信令链路方面显示出极强的灵活性 ,无需更改软硬件结构即 可帄滑提供 2 Mbit/ s 高速信令链路 ,能够适应未来的发展 ,从而保护用户的投资利益 。 金 典 ?114 ?