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軟件無線電(SDR)的開發進度依賴于許多元器件和軟件的改進。盡管如此，電子行業一直致力于解決增強型SDR技術所面臨的挑戰。軟件無線電這個名字很好地闡述了這些無線電設備的工作模式：能夠通過軟件代碼修改硬件元器件的性能。但實現這個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的SDR之間實現互操作性。這些無線電設備一般工作在2MHz至2GHz頻率范圍。 軟件無線電技術現在是蜂窩通信網絡等商用市場的重要組成部分。但這種技術的發展很大程度上歸功于時斷時續的美軍聯合戰術無線電系統(JTRS)計劃。這個計劃的目標是用某種形式的通用軟件可編程無線電設備替代現有的模擬戰術無線電設備。其面臨的挑戰是，除了提供不同軍用網絡之間的互操作性外，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網絡的地面移動無線電(GMR)版本方面付出的努力，以及Lockheed-Martin公司在JTRS無線電系統的空海版本上做的工作，后者也被稱為空中/海上固定站(AMF)JTRS無線電。JTRS無線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調工作的開放架構框架。 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公司一起開發這些高性能的GMR JTRS無線電系統的。當然，JTRS計劃中軍隊部分內容的消減可以追溯到相關的未來戰斗系統(FCS)計劃，后者是一項旨在為未來士兵帶來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無線電系統的一些問題與試圖在硬件相對受限的無線電設備中支持寬范圍的復雜波形有關。舉例來說，美國軍隊為這些可編程無線電系統開發了兩種波形——士兵無線電波形(SRW)和寬帶網絡波形(WNW)，用于實現可靠且安全的通信。 基于SRW的無線電系統被設計為以分配的1.2MHz帶寬工作，而WNW無線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。波音公司發現，很難以極具成本效益的方式提供能夠同時支持所有這些波形與網絡的軟件無線電系統。 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，當然也與公司開發自己的軟件無線電系統有關。例如，哈里斯公司剛剛從美國特種作戰指揮部(USSOCOM)收獲到3900萬美元的定單，用于購買公司的Falcon III AN/PRC-152A寬帶手持式戰術無線電設備(見附圖)。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現戰術無線電設備庫存現代化。該合同還覆蓋Falcon III AN/PRC-117G多頻段單兵無線電設備。 靈活的AN/PRC-152A無線電系統同時支持寬帶和窄帶波形。哈里斯的寬帶功能將由該公司的網絡寬帶波形設備提供，該設備已經得到美國安全局(NSA)的1類高可靠互聯網協議加密(HAIPE)認證。哈里斯公司希望今年晚些時候AN/PRC-152A也能獲得NSA的1類認證，以便與JTRS SRW一起工作。 
圖：Falcon III AN/PRC-152A寬帶手持式戰術無線電設備使用SDR技術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)簽署了一份價值2580萬美元的合同。這份定單用于多功能信息發布系統JTRS終端的首次全面生產與現場試驗(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絡波形。MIDS JTRS是Data Link Solutions公司和ViaSat公司之間合作開發的一個極具競爭力的項目。 與此同時，美國國防部要求Lockheed-Martin公司重啟JTRS工作，并把重點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正在作為價值7.66億美元的原始系統開發與演示(SDD)合同的一方而辛苦工作。AMF JTRS無線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年代軟件無線電概念最早出現以來，美國國防部對軟件無線電技術如何適應戰場的觀念發生了很大變化。最近，JTRS計劃的軍隊聯合計劃辦公室將對JTRS無線電開發的興趣提升到了全功能認知無線電系統(參見www.army.mil/articles)，后者還包含軟件定義天線(SDA)。 認知無線電可以被認為是軟件無線電的進一步發展，它使用了一種稱為動態頻譜接入(DSA)的技術。這種技術允許軟件無線電設備自動檢測并使用工作區內的可用帶寬，還能改變自己的發射和接收特性來適應可用的頻譜。理論上，與標準無線電臺甚至JTRS電臺相比，采用DSA技術的SDR具有更高的效率，能夠更高效地利用有限的頻譜資源。JTRS認知無線電設備還需要使用一種稱為頻譜分段的技術，這樣，大帶寬的波形就可以被擴展到帶寬的各個可用部分。 對Lockheed-Martin來說，在去年晚些時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無線電系統測試結果，是對SDR技術的極大鼓勵。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行了語音、數據和圖像的組合通信。直升機上的一個預工程試驗性空中無線電臺與6支裝備了JTRS手持式單兵小型(HMS)Rifleman無線電臺的地面部隊直接建立了鏈接。阿帕奇提供天線網絡的擴展，給地面部隊當做中繼器使用。阿帕奇能夠中斷網絡中的所有連接，然后重新連接JTRS網絡中的所有設備，中間沒有顯著的延時或信息丟失。 如前所述，并不是所有SDR技術都是軍用的，商用通信提供商也很快發現了擁有軟件可定義無線網絡的好處。一家名為Wireless Innovation Forum的行業組織就致力于發展下一代無線電技術，其中包括軟件無線電。另外，SDR-BR是一個對SDR感興趣的業余無線電研究人員和實驗人員組成的小組。 SDR技術的商業用途非常廣，有許多從元件到系統級的新產品都采用了SDR技術。通信設備與服務提供商阿爾卡特-朗訊(Alcatel-Lucent)就在SDR和多載波功放(MCPA)技術基礎上開發了多載波遠程無線電頭端(MC-RRH)設備。這種設備已經成為阿朗公司組合式無線接入網的一個構建模塊。MC-RRH模塊可以幫助運營商同時處理兩種不同的技術，單個模塊就能支持長期演進(LTE)和多入多出(MIMO)技術。 支持SDR技術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可編程門陣列(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)。舉例來說，后者的低功耗12位AFE7225模擬前端集成了一個雙路125Msampes/s模數轉換器(ADC)和兩個250Msamples/s數模轉換器(DAC)。 在廣播市場，Carlson Wireless公司最近發布了一款名為RuralConnect IP的軟件無線電設備。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，可向欠服務地區和農村地區提供無線寬帶服務。Carlson Wireless公司正在與數據庫提供商Spectrum Bridge和KTS Wireless合作開發這種SDR設備，并希望這種設備很快能夠獲得美國聯邦通信委員會(FCC)的認證。 |
