VITA49：軟件無(wú)線電的未來(lái)

在該技術(shù)的25年生命周期中，軟件無(wú)線電技術(shù)的使用已經(jīng)擴(kuò)展到整個(gè)無(wú)線電頻譜的幾乎所有商業(yè)，消費(fèi)者，政府，工業(yè)和軍事平臺(tái)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器技術(shù)、DSP 器件、系統(tǒng)互連、處理器、軟件、設(shè)計(jì)工具和封裝技術(shù)的創(chuàng)新提高了性能水平，并減小了軟件無(wú)線電系統(tǒng)的尺寸、重量和功耗。然而，軟件無(wú)線電應(yīng)用的迅速激增催生了這些系統(tǒng)中元件之間的臨時(shí)專有接口。

十多年前，政府和軍方客戶意識(shí)到這種復(fù)雜性正在破壞軟件無(wú)線電的可靠性和可維護(hù)性，并阻礙功能升級(jí)和技術(shù)更新周期。他們還希望提高供應(yīng)商之間的兼容性，并在未來(lái)為不同類型的信號(hào)和新應(yīng)用重用軟件無(wú)線電硬件平臺(tái)。因此，那些有興趣解決這些問(wèn)題的人開(kāi)始為VITA無(wú)線電傳輸開(kāi)發(fā)VITA 49.0，即VRT。

VRT 通過(guò) VITA 49.2 發(fā)展和改進(jìn)

VITA 49.0于 2007 年被批準(zhǔn)為 ANSI 標(biāo)準(zhǔn)，代表了 VRT 的第一個(gè)官方標(biāo)準(zhǔn)，但它僅使用 VRT IF 數(shù)據(jù)和上下文數(shù)據(jù)包定義了接收器功能。在早期采用者證明了它的實(shí)用性之后，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員希望擴(kuò)大其范圍，以涵蓋軟件無(wú)線電的更多元素。最初的 VITA 49.0 標(biāo)準(zhǔn)省略了對(duì)發(fā)射器、控制和狀態(tài)功能的支持，除數(shù)字 IF.To 以外的任何信號(hào)都解決了這些缺點(diǎn)，VITA 49.2 以新的數(shù)據(jù)包類別啟動(dòng)。

信號(hào)數(shù)據(jù)包

將原來(lái)的IF數(shù)據(jù)包替換為信號(hào)數(shù)據(jù)包，不僅支持?jǐn)?shù)字化的IF信號(hào)，還支持基帶信號(hào)、寬帶RF信號(hào)，甚至頻譜數(shù)據(jù)。信號(hào)數(shù)據(jù)包向后兼容 IF 數(shù)據(jù)包，并帶有新的標(biāo)識(shí)符位來(lái)指定數(shù)據(jù)類型。

為了支持雙向無(wú)線電信號(hào)，信號(hào)數(shù)據(jù)包現(xiàn)在可用于傳輸數(shù)據(jù)，支持基帶、中頻和射頻信號(hào)。在這里，時(shí)間戳決定了發(fā)射時(shí)間，這對(duì)于生成精確定時(shí)的雷達(dá)脈沖特別有用。多靜態(tài)雷達(dá)系統(tǒng)使用一根天線發(fā)射脈沖，使用其他遠(yuǎn)程天線捕獲反射脈沖。通過(guò)GPS同步，VRT可用于協(xié)調(diào)每個(gè)站點(diǎn)的發(fā)射和接收信號(hào)。

光譜測(cè)量系統(tǒng)廣泛用于檢測(cè)和記錄感興趣的信號(hào)。根據(jù) VITA 49.2，信號(hào)數(shù)據(jù)包可以攜帶來(lái)自掃描接收器的數(shù)字化頻譜信息，并將數(shù)據(jù)包傳送給世界任何地方的分析師。這些數(shù)據(jù)包維護(hù)有關(guān)位置、環(huán)境和條件的完整上下文信息，以及精確的時(shí)間戳。

增強(qiáng)的上下文數(shù)據(jù)包

原始上下文數(shù)據(jù)包在 VITA 49.2 中也得到了顯著增強(qiáng)。支持更多類型的元數(shù)據(jù)，以獲取有關(guān)信號(hào)數(shù)據(jù)的新詳細(xì)信息和更豐富的信息。上下文數(shù)據(jù)包現(xiàn)在允許 VRT 資源使用一套完整的操作規(guī)范（包括每個(gè)可編程參數(shù)的最小和最大限制）響應(yīng)系統(tǒng)。這可能包括頻率調(diào)諧范圍、帶寬設(shè)置、可編程增益范圍、天線方位角限制和發(fā)射功率電平范圍。

上下文數(shù)據(jù)包現(xiàn)在還提供其他特征，例如：

? 開(kāi)關(guān)調(diào)諧頻率、帶寬或增益

時(shí)的建立時(shí)間? 碟形天線

的角度壓擺率? 頻率精度和穩(wěn)定性

? 時(shí)間戳和星歷精度

? 工作溫度范圍? 沖擊和振動(dòng)

的容限

? 溫度漂移和老化的影響。

理論上，VITA 49.2 系統(tǒng)處理器可以連接到新的、未知的軟件無(wú)線電資源，并自動(dòng)發(fā)現(xiàn)它可以做的一切，如何控制和監(jiān)控其操作，以及如何成功交換接收和傳輸信號(hào)。在實(shí)踐中，在現(xiàn)有平臺(tái)上開(kāi)發(fā)新應(yīng)用程序以及在部署操作期間負(fù)責(zé)任地對(duì)新威脅或情況做出反應(yīng)時(shí)，上下文數(shù)據(jù)包將最有用。

使用命令數(shù)據(jù)包獲得控制權(quán)

VITA 49.0的另一個(gè)缺陷是缺乏對(duì)軟件無(wú)線電資源的控制。VITA 49.2 添加了一個(gè)名為命令數(shù)據(jù)包的新數(shù)據(jù)包類，它使 VRT 系統(tǒng)處理器能夠使用與上下文數(shù)據(jù)包相同的標(biāo)準(zhǔn)化字段和格式向每個(gè)元素提供操作參數(shù)。這為從天線定位系統(tǒng)到發(fā)射功率放大器的各種硬件提供了一致的控制接口。

命令數(shù)據(jù)包不僅提供控制，還支持狀態(tài)和確認(rèn)功能，以便VRT處理器可以檢查接收器和發(fā)射器的運(yùn)行狀態(tài)，以驗(yàn)證控制命令的成功執(zhí)行。

VRT的這種全面且互補(bǔ)的控制/狀態(tài)協(xié)議為認(rèn)知無(wú)線電，自適應(yīng)頻譜管理，電子對(duì)抗措施和其他關(guān)鍵應(yīng)用提供了基本功能。

擴(kuò)展數(shù)據(jù)包

由于軍事和商業(yè)市場(chǎng)的電子戰(zhàn) （EW）、信號(hào)情報(bào) （SIGINT）、雷達(dá)和通信系統(tǒng)的不同要求，VITA 49.2 添加了擴(kuò)展數(shù)據(jù)包，旨在傳達(dá)任何現(xiàn)有上下文數(shù)據(jù)包字段都不支持的特定應(yīng)用信息。

VRT 有利于關(guān)鍵應(yīng)用

軟件無(wú)線電SIGINT和COMINT［通信情報(bào)］系統(tǒng)試圖定位，識(shí)別和監(jiān)控各種未知信號(hào)，可以從VRT信息流中提取許多有用的事實(shí)。這些可以包括定向天線的方位角和仰角、RF信號(hào)的參考功率電平、RF調(diào)諧器和DDC的帶寬和調(diào)諧頻率、ADC的采樣速率、頻率精度RF調(diào)諧器和采樣時(shí)鐘、信號(hào)ID標(biāo)簽和時(shí)間戳。

特別強(qiáng)調(diào)時(shí)間戳的準(zhǔn)確性。VRT 時(shí)間戳使波束成形應(yīng)用能夠比較從多個(gè)天線接收的信號(hào)之間的絕對(duì)時(shí)間和相位差，以計(jì)算發(fā)射器的距離、位置、速度和航向。同樣，多元件分集接收器可以利用VRT時(shí)間戳在每個(gè)天線信號(hào)路徑中創(chuàng)建延遲和相移，以最大限度地提高特定方向的接受能力。

絕對(duì)時(shí)間可以從GPS接收器中得出，因此可以同步相隔很遠(yuǎn)的軟件無(wú)線電接收器以同時(shí)捕獲信號(hào)。這對(duì)于跟蹤來(lái)自衛(wèi)星甚至深空來(lái)源的信號(hào)非常有用。

雷達(dá)系統(tǒng)必須在相對(duì)于傳出雷達(dá)脈沖（通常定義為范圍門）的精確時(shí)間間隔內(nèi)捕獲反射脈沖。當(dāng)捕獲接收到的數(shù)據(jù)時(shí)，VRT向雷達(dá)處理引擎發(fā)送時(shí)間戳，顯示返回信號(hào)的確切到達(dá)時(shí)間。

在VRT之前，系統(tǒng)依賴于接收器和處理器之間的復(fù)雜本地接口來(lái)確保給定任務(wù)的一致性。VRT通過(guò)將參數(shù)和時(shí)序信息與數(shù)據(jù)一起封裝，提供了一個(gè)優(yōu)雅的解決方案。這里的主要好處是VRT信息流可以傳送到任意數(shù)量的遠(yuǎn)程處理設(shè)施，同時(shí)完全保留關(guān)鍵元數(shù)據(jù)和時(shí)間戳。

與任何成功的標(biāo)準(zhǔn)一樣，VITA 49 隨著新技術(shù)的出現(xiàn)和實(shí)際部署的反饋而不斷發(fā)展。憑借如此多的明顯優(yōu)勢(shì)和相對(duì)較少的額外復(fù)雜性，VRT有望標(biāo)志著新的和未來(lái)的軟件無(wú)線電系統(tǒng)的發(fā)展。

審核編輯：郭婷