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软件定义无线电应对多频段军事通信挑战

本文摘要:需要横跨多个安全性数据链路提供精确的动态信息是任何军事行动取得成功的基石。由于指挥官和控制中心现在必须通过语音和数据必要与战地士兵展开通信,因此更为必须不具备这种能力。但是,只有不具备与高级无线技术一样出众的能力-需要导航系统简单的射频(RF)网和信号处理技术以及在充满著挑战的RF频谱环境中呈现出无缝、可信和安全性的通信网络,从而在必要的时间获取必要的信息,才能沦为战略和战术优势。

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需要横跨多个安全性数据链路提供精确的动态信息是任何军事行动取得成功的基石。由于指挥官和控制中心现在必须通过语音和数据必要与战地士兵展开通信,因此更为必须不具备这种能力。但是,只有不具备与高级无线技术一样出众的能力-需要导航系统简单的射频(RF)网和信号处理技术以及在充满著挑战的RF频谱环境中呈现出无缝、可信和安全性的通信网络,从而在必要的时间获取必要的信息,才能沦为战略和战术优势。

  以前,军队仍然依赖各种有所不同且不相容的无线电和波形来为战术无线电、机载链路、卫星通信、中继基站和应急发射器以及新兴的特定应用于功能,如必须掌控并且在某些情况下必须依赖视频监控图像的无人飞行器(UAV)操作者等多种多样的市场需求获取服务。每个无线电都会创建一条最重要的通信链路,在混频中漏掉其中一个就不会使运营小组正处于有利境地。然而,每个无线电都必须考虑到尺寸、重量和可用电池(在士兵系统中)等成本。

随着各种新的拒绝和新的波形的重新加入,问题显得更为简单且无法掌控。  更加简单的是,未来的运营拒绝必须系统具备多种功能。除了必须无线电在更加甚广的RF频率中反对多种语音和数据波形外,未来的士兵系统还期望构建电子监控和电子战功能,这就更进一步减少了系统设计的难题。

  标准化全双工无线电模块可以解决问题所有这些难题。该模块可在所有平台中用于,并且能在现场动态动态重新配置,可通过单一电池组获取灵活性、多功能性、高效率和更长的工作寿命。

此外,在尺寸、重量和功率(SWaP)方面也具备明显的优势。  要使这种标准化无线电概念变为现实却比预期要艰难得多:获取适合的仿真前端(AFE)最为艰难。

更加简单的是,新一代标准化无线电必须应付由于商业无线电和蜂窝系统大量兴起而造成的频谱更为交通堵塞所带给的挑战。这不仅不会减少带外信号滤波或造成动态范围必须管理潜在干扰信号,而且还必须系统为尚无不存在交通堵塞问题的其他频带中运营做到打算。

  直到最近,面向这类多功能无线电的仿真前端还必须一个重合分段地下通道阵列,每个地下通道目的覆盖面积射频频谱的一个特定频段,其比特率与目标信号格式相匹配,并且有可能具备可符合带外信号诱导市场需求的特定滤波。在最差的情况下,这种方法只是在最后印刷电路板占用空间、重量和功耗方面花费成本;在最坏的情况下则必须研发多个原始的无线电。  使用软件定义方法  软件定义无线电(SDR)是针对此问题的最后解决方案。

通过强化对模数和基于软件的信号处理的推崇,它可以适应环境各种物理层格式和协议、加密数据并通过在处理器或FPGA上运营的软件来切换模数信号,使其极致符合军事市场需求。用户可以动态控制频率、调制、比特率、加密功能和波形拒绝。  SDR还需要将新的波形和功能灵活性融合到系统中,需要升级或替换硬件元件。

这些SDR不仅可用作士兵采访数据以及与指挥中心通信,还可用作创立广域传感器/网格网络,以展开定位/检测和战斗士兵之间的通信。  SDR中最重要的元件是收发器。

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为了构建上述所有灵活性和多功能性,收发器必须具备近于长的RF范围,并且需要通过软件较慢回声和配备地下通道比特率;它必需反对频分多路复用(FDM)和时分多路复用(TDM)。为了取得更加高级的波形反对,它还必需在动态范围和可靠性方面具备高性能,即使是在噪声条件和具备无意和有意阻碍的环境中。

与此同时,它还应当在更加较低的功耗下运营,以仅次于程度地增加士兵电池组中的电流消耗。  一种高度构建的混合信号RF集成电路(RFIC)可使宽带SDR设计更加小、更加重、耗电量更加较少。但确实的挑战在于,ADR中的AFE享有近于长的比特率,因此在经典设计中必须大量针对特定频谱和有可能波形的前端,而其中每个前端的设计和评估都将面对极大的挑战,最后产品可能会在尺寸、重量和功耗三项指标名列中名落孙山。  元件拒绝  新一代宽带、可编程前端收发器反对两个独立国家的收发器地下通道,需要符合这些SDR挑战。

系统处理器可以动态重新配置关键参数(如比特率和RF频率),以合乎应用于市场需求并带给最佳结果。此外,它还可以符合较慢发展的多路输出多路输入(MIMO)市场以及非MIMO市场的市场需求。  新一代宽带集成型RF收发器是许多新一代军事通信和电子监控系统的理想解决方案。

由于它们反对长地下通道比特率,因此可以在新一代系统中部署与许多以数据为中心的新波形给定的设备。这种高度可配备性可实现理解无线电系统,并且需要用于自适应波形。

这些设备需要较慢在RF比特率间回声,可以作为电子监控(特别是在是在功耗有限的平台中)的解决方案。  ADI公司的AD9361RF捷变收发器(闻图1)就是这样一款收发器,这款1010mm的芯片级器件使用用户固定式的200kHz至56MHz比特率设计。

它享有建构70MHz至6GHz信号链所须要的各种其他特性和性能属性。这款2x2的必要变频元件可以将整个AFE修改成一个比较非常简单的电路,并通过一个LVDS或CMOS端口与主机处理器相连。


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