《軟件無(wú)線電原理與技術(shù)》課件-第9章

9.1SPEAKeasy計(jì)劃的產(chǎn)生背景和前期準(zhǔn)備

9.2SPEAKeasy計(jì)劃

9.3SPEAKeasy計(jì)劃的發(fā)展9.1SPEAKeasy計(jì)劃的產(chǎn)生背景和前期準(zhǔn)備作為世界上科技最為先進(jìn)的軍隊(duì)，美軍對(duì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)作用不可小視，美軍發(fā)起了很多先進(jìn)的科技計(jì)劃，許多最終發(fā)展成為了現(xiàn)代科技的重要組成，比如互聯(lián)網(wǎng)等。軟件無(wú)線電技術(shù)的提出也是美軍的一個(gè)重要貢獻(xiàn)，當(dāng)然，這首先得益于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)與美軍的軍事戰(zhàn)略密切相關(guān)。由于軍事應(yīng)用具有高度機(jī)動(dòng)性的特點(diǎn)，因此采用無(wú)線鏈路進(jìn)行通信的需求非常強(qiáng)烈。但是美軍通信系統(tǒng)的種類很多(這個(gè)現(xiàn)象在其他國(guó)家軍隊(duì)中同樣存在)，而且使用和開發(fā)是自治的，這些系統(tǒng)大多數(shù)之間沒(méi)有互操作(互操作是指兩個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)或組件之間交換信息并使用已經(jīng)交換的信息的能力，通信中指互通)能力。這樣，它們無(wú)法滿足在整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)無(wú)縫通信的要求。另外，軍警機(jī)構(gòu)、公共機(jī)構(gòu)以及緊急服務(wù)組織也迫切需要通信具有互操作能力，同時(shí)還需要具有反應(yīng)迅速、靈活、可移動(dòng)、生存能力強(qiáng)、成本可負(fù)擔(dān)等特點(diǎn)。通用化和標(biāo)準(zhǔn)化是支持這些特點(diǎn)的核心機(jī)制，即

●各系統(tǒng)之間互相兼容。

●可以被不需要特殊訓(xùn)練的操作者使用，簡(jiǎn)單地說(shuō)，會(huì)操作一種系統(tǒng)就會(huì)操作其他系統(tǒng)。

●備件可互換。

另外，現(xiàn)在通信系統(tǒng)從研制到裝備時(shí)間較長(zhǎng)，而通信技術(shù)在這個(gè)期間內(nèi)會(huì)獲得不小的發(fā)展，這將導(dǎo)致最終使用的技術(shù)可能會(huì)落后。從歷史上看，軍事無(wú)線技術(shù)應(yīng)用總是落后于技術(shù)研究的發(fā)展。例如，Shockley在1948年就發(fā)明了晶體管，但是半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用并沒(méi)有立即影響通信裝備。如果進(jìn)行升級(jí)，那么成本是昂貴的，美國(guó)國(guó)防部也希望能夠降低整個(gè)設(shè)備使用期間的成本。對(duì)于這些需求，傳統(tǒng)的無(wú)線電系統(tǒng)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

在20世紀(jì)50年代和60年代，通信技術(shù)開始從完全的模擬電路向晶體管和數(shù)字混合電路轉(zhuǎn)變。20世紀(jì)60年代集成電路開始出現(xiàn)，并進(jìn)一步出現(xiàn)了大規(guī)模集成電路。在20世紀(jì)60年代末期和70年代，軍用通信已經(jīng)能夠采用數(shù)字技術(shù)，并且可以使用非常復(fù)雜的通信手段，比如擴(kuò)頻。半導(dǎo)體技術(shù)和數(shù)字邏輯的發(fā)展也引起了計(jì)算機(jī)技術(shù)的革命。在1964年，歷經(jīng)5年的研制，IBM推出了第一款數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)“IBM/360”系列。大約在同一時(shí)間，更為科學(xué)的計(jì)算機(jī)CDC6600出現(xiàn)了。超大規(guī)模集成電路引起了小型機(jī)的革命，如HP、DEC等公司提供了能力較低、較為便宜的計(jì)算機(jī)。后來(lái)，微處理器的實(shí)用化導(dǎo)致微計(jì)算機(jī)不斷發(fā)展，最終我們進(jìn)入了現(xiàn)在的個(gè)人計(jì)算機(jī)世界。另外，在數(shù)字信號(hào)處理器、ADC技術(shù)、多媒體處理、網(wǎng)絡(luò)、接口等方面也有了巨大的技術(shù)進(jìn)步。

這些需求以及技術(shù)的進(jìn)步奠定了軟件無(wú)線電技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

20世紀(jì)70年代，美軍開始了軟件無(wú)線電技術(shù)的研究。9.1.1早期的軟件控制無(wú)線電

在20世紀(jì)70年代，為了保障美軍在戰(zhàn)場(chǎng)特別是在核攻擊條件下的生存能力和作戰(zhàn)效能，美軍迫切需要開發(fā)具有生存力強(qiáng)、保密、抗干擾、靈活性等特點(diǎn)的通信系統(tǒng)。

在1973年，美國(guó)空軍羅馬發(fā)展中心(RADC)將ASR-33電傳打字機(jī)、通用Nova1200微計(jì)算機(jī)以及HP的數(shù)控網(wǎng)絡(luò)分析和頻率合成設(shè)備集成在一起，開發(fā)了一種可編程(采用Fortran語(yǔ)言)計(jì)算機(jī)控制的VLF電子智能接收機(jī)，這個(gè)接收機(jī)終端采用HP接口總線(HPIB)實(shí)現(xiàn)各部分互聯(lián)。同時(shí)，該中心還開發(fā)了VLF接收天線陣列以及自適應(yīng)天線接收系統(tǒng)(ADARS)，在這種系統(tǒng)中，將A/D轉(zhuǎn)換直接應(yīng)用于天線，消除了大部分模擬電路。到20世紀(jì)80年代，羅馬發(fā)展中心致力于提高戰(zhàn)術(shù)無(wú)線系統(tǒng)的抗干擾能力。為了評(píng)估各種技術(shù)的效能，該中心開發(fā)了一種干擾對(duì)抗通信模擬器(JARECO)。該模擬器能夠讓操作者定義不同的波形并下載到模擬器的終端，可以提供半雙工數(shù)字語(yǔ)音通話。該模擬器能夠模擬的對(duì)抗技術(shù)有:低速率數(shù)字話音(CVSD、LPC10)、分集合并、前向糾錯(cuò)、跳頻、跳時(shí)、跳碼、窄帶干擾抵消以及不同的調(diào)制形式(如FSK、MSK等)。其主控制終端為IBM-PC/AT286,用于建立、存儲(chǔ)、下載(通過(guò)IEEE-488總線)配置參數(shù)到戰(zhàn)術(shù)通信終端(TCTU)，模擬所需要波形和對(duì)抗技術(shù)。戰(zhàn)術(shù)通信終端是可編程的，采用了四種處理單元：控制處理器、數(shù)據(jù)處理器、同步處理器和脈沖處理器。第一種采用Motorola68020，后三種采用TMS320C25，這樣可使計(jì)算負(fù)載均勻分配。軟件是模塊化的，具有通用結(jié)構(gòu)，采用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言編寫。9.1.2通信、導(dǎo)航、識(shí)別綜合航電系統(tǒng)(ICNIA)

早期的技術(shù)嘗試使人們初步感受到計(jì)算機(jī)技術(shù)在通信中應(yīng)用的潛力。隨后，空軍這個(gè)特殊的兵種對(duì)于無(wú)線設(shè)備的特殊需求使可編程無(wú)線電技術(shù)得以實(shí)用化。

在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)中，由于電磁環(huán)境日益復(fù)雜，因此飛行員越來(lái)越依賴使用性能良好的無(wú)線系統(tǒng)完成通信、導(dǎo)航、識(shí)別等任務(wù)。任務(wù)復(fù)雜性的增加需要越來(lái)越多的電子設(shè)備的支持，這樣對(duì)飛機(jī)的要求也增加了，即需要足夠的空間、能源等資源來(lái)支持新的功能。然而，大部分應(yīng)用目的不同的電子系統(tǒng)完成的基本功能是相同的，比如一般都有上下變頻、調(diào)制解調(diào)等功能。基于電子設(shè)備的這個(gè)特點(diǎn)，在20世紀(jì)70年代，美國(guó)空軍(以及海軍)開始改進(jìn)其電子設(shè)備以解決空間約束問(wèn)題，解決的方法就是集成功能到通用可編程模塊來(lái)支持不同的業(yè)務(wù)。

1978年，美國(guó)空軍航電實(shí)驗(yàn)室發(fā)起了通信、導(dǎo)航、識(shí)別綜合航電(ICNIA)計(jì)劃來(lái)從事這個(gè)新的技術(shù)概念的研究，從基礎(chǔ)研究和探索發(fā)展起步，開發(fā)多功能多頻段機(jī)載無(wú)線系統(tǒng)(MFBARS)。到1986年，該計(jì)劃置于先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)(ATF)特別工程辦公室的管理下。

ICNIA的整個(gè)系統(tǒng)可以分為接收和發(fā)射兩條路徑，通過(guò)數(shù)據(jù)路徑、控制和擴(kuò)頻總線相連，一個(gè)160Mb/s的內(nèi)部數(shù)據(jù)總線在不同的模塊中傳輸數(shù)據(jù)。其基本接收結(jié)構(gòu)包括天線接口單元、射頻開關(guān)矩陣、多個(gè)多頻段接收機(jī)、預(yù)處理器和一個(gè)VHSIC信號(hào)處理器、通信安全(COMSEC)接口、VHSIC數(shù)據(jù)處理器。發(fā)射路徑開始于數(shù)據(jù)處理器并且通過(guò)COMSEC接口和VHSIC信號(hào)處理器進(jìn)入多個(gè)多功能模塊，進(jìn)入多模式激勵(lì)器，最后進(jìn)入射頻矩陣和天線接口單元。ICNIA具有多種軍用通信導(dǎo)航識(shí)別功能(包括JTIDS、PLRS、HaveQuick、GPS、SINCGARS、UHFSATCOM、TACAN、FLTSAT、IFF、VOR/ILS導(dǎo)航系統(tǒng)、MLS著陸系統(tǒng)等)以及非常典型的通信功能，如單邊帶HF、VHF、UHF、AM、FM等。ICNIA的結(jié)構(gòu)如圖9-1所示。圖9-1ICNIA的結(jié)構(gòu)

ICNIA先進(jìn)開發(fā)模型(ADM)射頻部分的覆蓋范圍為2~1600MHz，可分為HF、VHF、UHF、L波段，具有117dB的動(dòng)態(tài)范圍。該部分裝入6個(gè)可更換單元(LRU)中，每個(gè)包含幾個(gè)可更換模塊(LRM)。

射頻組包含9種共26個(gè)可更換模塊。

接收機(jī)設(shè)計(jì)為三次變頻超外差式接收機(jī)，噪聲系數(shù)為3.5dB。

發(fā)射機(jī)組由分離的多模式載波產(chǎn)生器和功率放大器構(gòu)成。

預(yù)處理器可更換單元中包含8種40個(gè)可更換模塊LRM。兩個(gè)VHSIC信號(hào)控制處理器可更換單元中包含4種模塊類型、10個(gè)可更換模塊LRM。VHSIC處理器的處理能力不低于50MOPS。

數(shù)據(jù)處理器LRU包含5種模塊類型20LRM，數(shù)據(jù)處理器采用第一代VHSIC結(jié)構(gòu)，處理能力為2.8MIPS。

ICNIAADM總共有96個(gè)模塊。ICNIAADM如圖9-2所示。

在1987年，ICNIA開始進(jìn)行主板演示。1990年9月，ADM交付美軍進(jìn)行測(cè)試，計(jì)劃在1992年結(jié)束。ICNIA成為第一個(gè)可編程無(wú)線電，是第一個(gè)采用基于DSP的可編程調(diào)制解調(diào)控制的，具有綜合能力的機(jī)載電子系統(tǒng)。其技術(shù)構(gòu)成了未來(lái)先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)的通信、導(dǎo)航、識(shí)別系統(tǒng)(CNI)以及SPEAKeasy系統(tǒng)的基礎(chǔ)。圖9-2ICNIAADM9.1.3抗干擾可編程信號(hào)處理器(TAJPSP)計(jì)劃

1989年，在建立ICNIA技術(shù)的基礎(chǔ)上，美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室(即早期的美空軍羅馬發(fā)展中心RADC)啟動(dòng)了戰(zhàn)術(shù)抗干擾可編程信號(hào)處理器計(jì)劃，即TAJPSP計(jì)劃。該計(jì)劃的開發(fā)需求是：處理器應(yīng)該能夠同時(shí)進(jìn)行多個(gè)波形操作；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)對(duì)于同時(shí)操作是最優(yōu)的；采用模塊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)功能；盡可能使用Ada語(yǔ)言；確保未來(lái)具有可擴(kuò)展性。美國(guó)陸軍和海軍對(duì)此表示了濃厚的興趣并通過(guò)聯(lián)合指揮實(shí)驗(yàn)室(JDL)加入。這個(gè)計(jì)劃的研究范圍隨后進(jìn)行了擴(kuò)展，包括開發(fā)Adhoc(即無(wú)需事先準(zhǔn)備的)、多頻段的射頻前端，以使TAJPSP可以被測(cè)試。這樣，TAJPSP開發(fā)了一種多頻段多模式無(wú)線電系統(tǒng)(MBMMR)。這個(gè)計(jì)劃執(zhí)行后不久發(fā)現(xiàn)原有的ICNIA處理器結(jié)構(gòu)存在擁塞問(wèn)題，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)需要增加保密功能，因此計(jì)劃在實(shí)施方案上有所變化。而且，美國(guó)國(guó)防部部長(zhǎng)辦公室下的平衡技術(shù)計(jì)劃(BTI)辦公室(這個(gè)辦公室的目的是在最為迫切需要的領(lǐng)域的應(yīng)用中推動(dòng)先進(jìn)技術(shù)，該辦公室后來(lái)關(guān)閉，其職責(zé)轉(zhuǎn)入美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署DARPA)對(duì)此也非常感興趣并提供資助，因此形成了一個(gè)新的三軍聯(lián)合計(jì)劃，即SPEAKeasy計(jì)劃。9.2SPEAKeasy計(jì)劃

SPEAKeasy計(jì)劃的軍事需求是改進(jìn)實(shí)現(xiàn)C4(命令、控制、通信、計(jì)算機(jī))系統(tǒng)的方法，采用單一平臺(tái)支持三軍聯(lián)合通信業(yè)務(wù)，如圖9-3所示。這個(gè)計(jì)劃是一個(gè)多階段的三軍聯(lián)合開發(fā)計(jì)劃，目的是證明波形可編程、多頻帶、多模式無(wú)線電(MBMMR)的概念。具體講，第一是開發(fā)一種模塊化的、可重編程的、具有開放結(jié)構(gòu)的調(diào)制解調(diào)器，并進(jìn)行演示；第二是開發(fā)通用軟件結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)易于波形的使用和新波形的開發(fā)。圖9-3SPEAKeasy計(jì)劃的構(gòu)想

SPEAKeasy的思想是采用通用可編程模塊實(shí)現(xiàn)多波形能力，模塊和軟件可以配置于很多平臺(tái)上作為三軍通用的多頻段、多模式無(wú)線電系統(tǒng)(MBMMR)，可以完成15種現(xiàn)有電臺(tái)的功能，這有助于減少后勤壓力。表9-1列出了這15種電臺(tái)的型號(hào)。

SPEAKeasy模塊采用固定的已定義的開放結(jié)構(gòu)接口，允許隨技術(shù)的進(jìn)步不斷升級(jí)，比如增加波形等。SPEAKeasy繼承了ICNIA技術(shù)，而且采用了可接受的安全結(jié)構(gòu)和改進(jìn)的DSP——TMS320C40。

SPEAKeasy的MBMMR頻帶范圍為2MHz~2GHz，其信號(hào)處理能力是1BOPS(16bit整數(shù))或200MIPS(32bit浮點(diǎn)數(shù))，重量、體積較小，適合戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用，最多可以同時(shí)4通道收/發(fā)。由于數(shù)字處理部分承擔(dān)了越來(lái)越多的任務(wù)，在很寬范圍上采用軟件定義，且運(yùn)行在通用硬件平臺(tái)上，因此比傳統(tǒng)技術(shù)具有優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)的靈活性獲得了極大的提高。這種技術(shù)允許在不改變電路的情況下提高系統(tǒng)性能或進(jìn)行升級(jí)，可以采用適應(yīng)特殊應(yīng)用的軟件來(lái)滿足某些個(gè)體的特殊需要，這就像在個(gè)人計(jì)算機(jī)市場(chǎng)一樣，可以把SPEAKeasy看做是用于語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通信的具有天線的超級(jí)筆記本電腦。軟件無(wú)線電就此誕生。9.2.1SPEAKeasy-Ⅰ

SPEAKeasy計(jì)劃分為多個(gè)階段完成。第一階段稱為SPEAKeasy-Ⅰ，是概念探索階段，時(shí)間從1992年到1995年，主要是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室原型，即先進(jìn)開發(fā)模型(ADM)，這不是一個(gè)完整的通信系統(tǒng)，也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)小型化等意圖。SPEAKeasy-Ⅰ的主要目標(biāo)如下：

(1)無(wú)線電功能和波形函數(shù)盡可能采用編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，以獲得最大限度的靈活性并加強(qiáng)無(wú)線系統(tǒng)的可編程性。

(2)將功能進(jìn)行分解，使大部分功能分配給數(shù)字信號(hào)處理器來(lái)完成，而這些處理器可以為不同的波形或功能共享，以減少硬件并降低成本。

(3)對(duì)于不能在數(shù)字信號(hào)處理器中完成的功能，設(shè)計(jì)為一組可編程模塊并擴(kuò)展為硬件子系統(tǒng)。

(4)遵從國(guó)家安全局的指導(dǎo)，圍繞信息安全開發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)將數(shù)據(jù)分為紅色(非保密)和黑色(保密)數(shù)據(jù)。

(5)采用一個(gè)通用目的處理器來(lái)操作菜單，驅(qū)動(dòng)SPEAKeasy先進(jìn)開發(fā)模型的的人機(jī)界面。

(6)將原來(lái)采用通用信號(hào)處理器的功能移植到TMS320C40上。

(7)開發(fā)先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理模塊、可編程的信息安全模塊和先進(jìn)的射頻模塊。

(8)開發(fā)符合國(guó)家安全局要求的、過(guò)渡的、非可編程的子模塊，以允許近期互操作能力測(cè)試和演示。

1.SPEAKeasy-Ⅰ的先進(jìn)開發(fā)模型的目標(biāo)

在SPEAKeasy-Ⅰ中通過(guò)先進(jìn)開發(fā)模型對(duì)所采用的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，這些技術(shù)有如下幾種：

(1)快速傅立葉變換(FFT)技術(shù)。

(2)高采樣率、高動(dòng)態(tài)范圍的ADC技術(shù)。

(3)4DSP模塊(4個(gè)TMS320C40)。

(4)寬瞬時(shí)帶寬的射頻上下變頻技術(shù)。

(5)基于40MHz精簡(jiǎn)指令集(RISC)計(jì)算機(jī)CYPRIS的可編程的信息安全模塊(INFOSEC)結(jié)構(gòu)。

2.SPEAKeasy-Ⅰ的先進(jìn)開發(fā)模型的技術(shù)說(shuō)明

SPEAKeasy-Ⅰ的ADM包括一個(gè)用于控制的VME總線和獨(dú)特的高速環(huán)形數(shù)據(jù)總線及靈活的可編程硬件模塊，其中，某些模塊包含高速微處理器。這些模塊通過(guò)總線互聯(lián)來(lái)完成即時(shí)的數(shù)據(jù)交換并實(shí)施控制。SPEAKeasy采用6U/12UVME總線底盤。VME總線用于完成模塊之間控制數(shù)據(jù)的發(fā)送以及ADM子系統(tǒng)的配置，并下載針對(duì)特定波形的FPGA腳本程序到基帶信號(hào)處理子系統(tǒng)。用戶接口包括SUNSPARC工作站，用于下載腳本文件到終端控制器。

SPEAKeasy-Ⅰ的先進(jìn)開發(fā)模型框圖如圖9-4所示。從左到右，我們首先看到SUNSPARC工作站，作為智能系統(tǒng)控制器(ISC)，ISC的軟件負(fù)責(zé)人機(jī)接口的操作、系統(tǒng)配置控制、性能監(jiān)測(cè)以及BIT功能；通過(guò)RS-232接口SUNSPARC工作站與XDS-150筆記本電腦相連，該筆記本電腦采用JTAG接口運(yùn)行TMS-C40工具；工作站也使用RS-232接口在終端控制系統(tǒng)(TCS)上運(yùn)行診斷程序。圖9-4SPEAKeasy-Ⅰ的先進(jìn)開發(fā)模型框圖終端控制子系統(tǒng)主要通過(guò)以太網(wǎng)與工作站和人機(jī)接口聯(lián)系。終端控制子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)并控制其他ADM子系統(tǒng)。終端控制子系統(tǒng)中作為VME總線的主機(jī)用來(lái)配置其他子系統(tǒng)，并在總線上運(yùn)行機(jī)內(nèi)檢測(cè)(BIT)。

微處理器子系統(tǒng)包含4個(gè)C40，可實(shí)現(xiàn)下述信號(hào)和數(shù)據(jù)處理功能：

(1)調(diào)制。

(2)解調(diào)。

(3)窄帶波形的同步和控制。

(4)寬帶波形的后相關(guān)處理。信息安全(INFOSEC)子系統(tǒng)是可編程的，包括通信安全(COMSEC)、傳輸安全(TRANSEC)和密鑰管理功能。信息安全被單獨(dú)設(shè)計(jì)和測(cè)試，沒(méi)有被集成到ADM中。通信安全指對(duì)消息數(shù)據(jù)加密。傳輸安全指對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)一步調(diào)制，如跳頻、擴(kuò)頻。每一種無(wú)線電系統(tǒng)都有自己的信息安全特性，因此SPEAKeasy采用可編程信息安全處理器、保密精簡(jiǎn)指令集(CYPRIS)處理器，使用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)加密算法。密鑰管理也是采用軟件進(jìn)行開發(fā)的，分為黑(保密)、紅(非保密)以及空中密碼更新注入模式。SPEAKeasy-Ⅰ的信息安全子系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)5種信息安全模塊的功能。

I/O子系統(tǒng)將信息安全子系統(tǒng)與外部的模擬和數(shù)字I/O端口互聯(lián)。這些端口包括手持模擬話音輸入、揚(yáng)聲器、與外部數(shù)字設(shè)備連接的數(shù)據(jù)端口等。

參考時(shí)鐘子系統(tǒng)采用直接數(shù)字合成器提供可編程系統(tǒng)時(shí)鐘，用于ADM各子系統(tǒng)的同步過(guò)程。該子系統(tǒng)的信號(hào)通過(guò)模塊中的獨(dú)立線進(jìn)行傳輸(采用VME總線中用戶可分配的管腳)。

預(yù)處理器子系統(tǒng)用于滿足寬帶波形捕獲的特殊需要。該子系統(tǒng)從基帶變換子系統(tǒng)或干擾抑制子系統(tǒng)中接收寬帶數(shù)字化采樣信息，完成抽頭延遲線解調(diào)。SPEAKeasy-Ⅰ中，預(yù)處理器子系統(tǒng)和干擾抑制子系統(tǒng)未完成，未使用寬帶波形。干擾抑制子系統(tǒng)完成同相、正交頻率域變換，將處理后的結(jié)果送入預(yù)處理器子系統(tǒng)。干擾抑制子系統(tǒng)還將進(jìn)行窄帶干擾抑制。這些功能由于經(jīng)費(fèi)限制未完成。

波形產(chǎn)生子系統(tǒng)、基帶轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)、中頻/射頻控制子系統(tǒng)為了可編程均采用FPGA的陣列。通過(guò)下載的UNIX腳本文件，可以獲得幾乎所有的波形。由于采用FPGA陣列，因此需要非常大的12U的VME板。波形產(chǎn)生子系統(tǒng)完成調(diào)制功能?；鶐мD(zhuǎn)換子系統(tǒng)完成中頻到基帶的下變。中頻/射頻控制子系統(tǒng)提供了在ADM總線系統(tǒng)和模擬射頻之間必要的接口。所有這些都是完全可編程、可重配置的。

SPEAKeasy-Ⅰ的ADM和其總線結(jié)構(gòu)具有4通道能力，但實(shí)際最多安裝了2個(gè)通道。高速總線設(shè)計(jì)本身計(jì)劃用于寬帶波形，而且1期的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)信息分發(fā)系統(tǒng)(JTIDS)的寬帶波形和穩(wěn)健LPD/I波形的傳送，但由于ICNIA的代碼不易將JTIDS的功能移植給SPEAKeasy，而且開發(fā)和實(shí)現(xiàn)寬帶預(yù)處理器的成本很高，因此，1期并沒(méi)有進(jìn)行寬帶通信演示。

AdHoc射頻是模擬子系統(tǒng)，用于完成上下變頻，使系統(tǒng)可以在實(shí)驗(yàn)室條件下或有限制的無(wú)線環(huán)境下進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，特別是與現(xiàn)有設(shè)備的互操作測(cè)試，頻率范圍覆蓋軍用HF、VHF、UHF頻段。研究表明，不可能采用單一通道覆蓋2MHz~2GHz頻率范圍。因此射頻部分采用三個(gè)頻段，即2~30MHz、30~400MHz、400MHz~2GHz，但只有中間頻段進(jìn)行了演示。采用AdHoc射頻僅是一種簡(jiǎn)單的射頻實(shí)現(xiàn)方式，能夠?qū)崿F(xiàn)短期內(nèi)演示的需求。

SPEAKeasy-Ⅰ的ADM如圖9-5所示。它裝在70英寸×30英寸×30英寸的設(shè)備架上，總重量250磅，設(shè)備電源為220V交流電，電流小于15A。圖9-5SPEAKeasyⅠ的先進(jìn)開發(fā)模型(ADM)

3.SPEAKeasy-Ⅰ測(cè)試和演示

在1994年8月，進(jìn)行了SPEAKeasy的概念級(jí)演示。演示的目的如下：

(1)突出演示系統(tǒng)的可編程性、靈活性、可重配置能力以及對(duì)可編程信號(hào)處理器盡可能地使用。

(2)展示同時(shí)與多個(gè)現(xiàn)有系統(tǒng)的通信能力。

(3)演示獨(dú)特的SPEAKeasy能力。通過(guò)演示，證實(shí)SPEAKeasy具有下列能力：

(1)與原有SINCGARS和HaveQuickI/II(兩個(gè)都工作在各自頻段上和跳頻模式)、HFALE、HFMODEM(僅發(fā)射)系統(tǒng)進(jìn)行互操作。

(2)具有同時(shí)與多個(gè)系統(tǒng)通信的能力，具體演示了兩種通信情況：一種設(shè)定兩個(gè)信道分別與SINCGARS系統(tǒng)和HaveQuick系統(tǒng)同時(shí)通信；另一種同時(shí)設(shè)定兩個(gè)信道與HaveQuick系統(tǒng)同時(shí)通信。

(3)可作為無(wú)人值守網(wǎng)關(guān)，橋接兩個(gè)工作在不同協(xié)議上的遠(yuǎn)程終端。在這次演示中，語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行CVSD編碼，通過(guò)SINCGARS系統(tǒng)在VHF頻段發(fā)出，SPEAKeasy系統(tǒng)在VHF頻段接收SINCGARS信號(hào)，解調(diào)出來(lái)轉(zhuǎn)換為模擬語(yǔ)音信號(hào)，并采用AM調(diào)制在UHF頻段上并發(fā)給HaveQuick系統(tǒng)，如圖9-6所示。圖9-6“橋”功能演示

(4)可以通過(guò)編程迅速產(chǎn)生一個(gè)新的波形，編碼并通過(guò)下載方式進(jìn)行應(yīng)用。演示設(shè)置了一個(gè)改進(jìn)的SINCGARS波形，突發(fā)100ms，速率1600b/s，調(diào)制了頻率為1kHz的音頻信號(hào)，將這個(gè)新波形通過(guò)編程下載并通過(guò)SPEAKeasyADM發(fā)射出去，用SINCGARS系統(tǒng)接收，可以聽(tīng)到周期的“嗶”聲。

(5)在自動(dòng)鏈路建立(ALE)時(shí)采用語(yǔ)音來(lái)改善人機(jī)界面。語(yǔ)音采用標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音文件格式(.wav)存儲(chǔ)，語(yǔ)音文件可以提供一個(gè)語(yǔ)音告警給SPEAKeasy操作者來(lái)改變狀態(tài)。

1995年9月，SPEAKeasy計(jì)劃被選擇參加“1995聯(lián)合武士互操作演示(JWID-95)”，為期三個(gè)星期的“1995聯(lián)合武士互操作演示(JWID-95)”的目標(biāo)是檢驗(yàn)SPEAKeasy系統(tǒng)和盡可能多的現(xiàn)有無(wú)線設(shè)備進(jìn)行互操作的能力。在演示準(zhǔn)備期間，SPEAKeasyADM做了進(jìn)一步改進(jìn)，增加了信號(hào)檢測(cè)指示；為了在發(fā)射模式下自動(dòng)設(shè)置信道，增加了特殊的控制邏輯；增加了會(huì)議模式使操作者監(jiān)測(cè)或參與到橋接通信中。另外，SPEAKeasy人機(jī)界面中增加了一個(gè)特殊橋接菜單，簡(jiǎn)化了ADM的操作。

演示采用標(biāo)準(zhǔn)HF、VHF、UHF天線(小型鞭狀天線，覆蓋頻段90~200MHz)進(jìn)行發(fā)射和接收。參與互操作演示的現(xiàn)有系統(tǒng)有：HaveQuick(跳頻)、SINCGARS系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)民用無(wú)線電系統(tǒng)、交通管制系統(tǒng)(僅接收)。在橋接演示中，將交通管制語(yǔ)音信號(hào)橋接到SINCGARS系統(tǒng)上；在標(biāo)準(zhǔn)跳頻SINCGARS和民用無(wú)線電之間進(jìn)行橋接；在標(biāo)準(zhǔn)HaveQuick和SINCGARS跳頻無(wú)線電之間進(jìn)行橋接。SPEAKeasy的演示重點(diǎn)在于可編程無(wú)線電能力。

演示非常成功，預(yù)設(shè)的基本目標(biāo)都已達(dá)到，但由于一些限制，1期的設(shè)備沒(méi)有足夠的能力來(lái)演示寬帶波形，調(diào)制解調(diào)軟件、用戶接口和波形開發(fā)環(huán)境并沒(méi)有達(dá)到易于使用的目標(biāo)。9.2.2SPEAKeasy-Ⅱ

1994年8月進(jìn)行的概念演示的成功促使了SPEAKeasy計(jì)劃2期的提出，稱為SPEAKeasyⅡ。該階段的目標(biāo)是在1期的基礎(chǔ)上開發(fā)能夠?qū)嶋H應(yīng)用的原型樣機(jī)，這種樣機(jī)具有完全射頻能力，能夠通過(guò)空中接口發(fā)射/接收信號(hào)。第2期計(jì)劃以第1期設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，但并不是簡(jiǎn)單的復(fù)制。在2期中，相應(yīng)增加了一些新的設(shè)計(jì)原則，比如盡量使用商用產(chǎn)品，應(yīng)用非專利總線，應(yīng)用開放結(jié)構(gòu)，包含信息安全功能，增加寬帶數(shù)據(jù)波形等。在2期中，有6個(gè)選擇因素：

1)開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的模塊定義

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將采用模塊化、功能化部件，以及非專利商用接口。

2)信息安全

安全設(shè)計(jì)遵從通信安全(COMSEC)、傳輸安全(TRANSEC)和密鑰管理等原則。系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮加密、密鑰更新、空中下載等能力，同時(shí)還提供未來(lái)功能增加的潛力。

3)可編程以及可重置能力

系統(tǒng)設(shè)計(jì)將提供對(duì)軟件可編程無(wú)線電的操作和維護(hù)，完善波形開發(fā)環(huán)境(WDE)，使其能夠支持2期以及以后的波形開發(fā)和編碼。

4)同時(shí)操作和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)將支持所需要的四種波形(4個(gè)窄帶波形或2個(gè)寬帶波形+2個(gè)窄帶波形)同時(shí)工作，并充分考慮電磁干擾(EMI)、電磁兼容(EMC)以及共站問(wèn)題的解決。設(shè)計(jì)將支持所需的網(wǎng)絡(luò)功能和橋接功能。

5)實(shí)現(xiàn)

設(shè)計(jì)將在所設(shè)定的形式、大小、重量、功耗等范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)，并且充分考慮可用于其他方面，另外也需要功能演示以及將技術(shù)擴(kuò)展到其他計(jì)劃中。

6)管理

需要良好的組織和結(jié)構(gòu)，由于計(jì)劃的完成單位很多，因此必須有相應(yīng)機(jī)制對(duì)研制過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題予以確定和解決，以保證時(shí)間進(jìn)度和控制成本。

1995年，SPEAKeasy-Ⅱ開始啟動(dòng)，SPEAKeasy的概念得到了進(jìn)一步完善，2期的建議書指出：SPEAKeasy概念的中心是明確定義的接口標(biāo)準(zhǔn)，允許互操作的功能，無(wú)需事先獲得無(wú)線系統(tǒng)的靈活性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是開放的，著眼于無(wú)線功能模塊化(不是依賴波形)，具有通用模塊庫(kù)。美國(guó)政府希望采用SPEAKeasy結(jié)構(gòu)可以滿足大部分市場(chǎng)的需要，可以應(yīng)用于盡可能多的平臺(tái)(如飛行器、船舶、車輛、人員)上，具有多種規(guī)格(SEM-E、VME、1553B等)。當(dāng)然，在具體設(shè)計(jì)時(shí)，也未強(qiáng)調(diào)采用一個(gè)單一設(shè)計(jì)來(lái)滿足所有可能的平臺(tái)和規(guī)格。因此，在2期中定義了盡可能多的具體化結(jié)構(gòu)用于軍事、民用，以獲得足夠的性能并保證合理的成本。

SPEAKeasyⅡ設(shè)計(jì)了模塊化、開放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，形成了一種“無(wú)線世界的個(gè)人計(jì)算機(jī)”，通過(guò)模塊中軟件和硬件的最優(yōu)分配完成功能。模塊獨(dú)立工作，不互相依賴，可以即插即用，具有靈活性、普遍性、成本有效性，成為一個(gè)通用的信息傳輸系統(tǒng)。2期的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于采用商用模塊和商用標(biāo)準(zhǔn)。其能力包含不同形式的I/O、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、可重編程保密服務(wù)和可編程寬帶調(diào)制解調(diào)器等，連續(xù)的射頻覆蓋能力為2MHz~2GHz。

1.SPEAKeasyⅡ的技術(shù)特點(diǎn)說(shuō)明

SPEAKeasyⅡ的多頻段/多模式通信終端的覆蓋范圍為2MHz~2GHz，數(shù)據(jù)速率為75b/s~10Mb/s，包括22種可編程波形，有4個(gè)可同時(shí)工作、可編程的信道，具有GPS和蜂窩功能，而且以上性能還可以擴(kuò)展，功率為2W。SPEAKeasyⅡ具有鮮明的技術(shù)特點(diǎn)，下面從幾個(gè)方面分別進(jìn)行說(shuō)明。

1)模塊化開放結(jié)構(gòu)

SPEAKeasyⅡ追求模塊化開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，著眼于功能模塊化(而不是波形或信道)。該結(jié)構(gòu)不需要昂貴系統(tǒng)的替換或重新設(shè)計(jì)，僅通過(guò)模塊的改進(jìn)和替換即可實(shí)現(xiàn)技術(shù)的更替；模塊可以是硬件也可以是軟件，它們能夠完成一組功能；所使用的技術(shù)是透明的。模塊化開放結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：模塊功能標(biāo)準(zhǔn)化(與波形或數(shù)據(jù)包類型無(wú)關(guān))和開放的接口(通過(guò)適配器與系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)互聯(lián))。總之可以采用與總線無(wú)關(guān)的方式實(shí)現(xiàn)一個(gè)具體系統(tǒng)。圖9-7所示為SPEAKeasyⅡ的模塊化開放結(jié)構(gòu)。

SPEAKeasyⅡ的模塊有多種，如圖9-8所示。圖9-7SPEAKeasy-Ⅱ的模塊化開放結(jié)構(gòu)圖9-8SPEAKeasy-Ⅱ模塊的功能結(jié)構(gòu)

(1)射頻前端模塊：完成天線選擇、發(fā)射/接收開關(guān)、調(diào)諧、共站濾波、上下變頻、自動(dòng)增益控制、參考產(chǎn)生、防混疊濾波等功能。

(2)調(diào)制解調(diào)器模塊(硬件或軟件)：完成ADC/DAC、干擾抑制、擴(kuò)頻解擴(kuò)、調(diào)制和解調(diào)、相關(guān)、糾錯(cuò)、同步產(chǎn)生、傳輸保密(TRANSEC)、跳頻控制等功能。

(3)信息安全模塊：作為數(shù)據(jù)和處理過(guò)程中保密編譯碼之間的關(guān)口，從事編碼和譯碼，以及安全認(rèn)證和確認(rèn)工作。

(4)互配模塊：完成語(yǔ)音編碼、路由、語(yǔ)音橋接接口和數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)以及消息處理等功能。

(5)人機(jī)接口/控制模塊：提供操作者控制、監(jiān)控、顯示、初始化和系統(tǒng)配置，以及機(jī)內(nèi)測(cè)試(BIT)功能。

SPEAKeasyⅡ引入了虛擬無(wú)線電信道的概念，即系統(tǒng)資源沒(méi)有構(gòu)成一個(gè)固定的通道(采用特定的模塊和順序建立的從基帶輸入/輸出到射頻的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信道)。SPEAKeasy模塊構(gòu)成了一個(gè)資源池(即模塊的集合)，按照實(shí)例要求進(jìn)行分配，形成信道。該信道在使用期間存在并可按照操作者意志改變。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)重新配置時(shí)，可以為不同的資源配置不同的信道。

2)信息安全

信息安全是SPEAKeasy的關(guān)鍵因素。信息安全模塊強(qiáng)制整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和控制信息區(qū)分為紅色(非保密)和黑色(保密)。SPEAKeasy需要管理和控制密鑰及算法，提供存儲(chǔ)、修補(bǔ)、密鑰更新等功能。

3)可重編程

在1995年，很多無(wú)線電系統(tǒng)已經(jīng)可以用計(jì)算機(jī)或微處理器控制和操作，但是它們不具有可重編程能力，即它們不能通過(guò)軟件下載接受新的軟件或增加新的功能，特別是不能通過(guò)空中下載到野外終端。在大部分無(wú)線電系統(tǒng)中，改變頻率分配、改變跳頻集、修改射頻參數(shù)(信道帶寬、濾波器需求)、增加干擾抑制能力等意味著耗時(shí)長(zhǎng)和成本高的重新設(shè)計(jì)。SPEAKeasy適應(yīng)所有以上類型變化，并且完成這些功能僅需要通過(guò)直接連接或采用空中下載方式獲得新的改進(jìn)的代碼，而硬件不改變或很少改變。

4)同時(shí)性和互配性

互配(Interworking)是指在不同網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)中的實(shí)體之間支持通信交互作用的手段。

SPEAKeasyⅡ可提供非常多的波形、調(diào)制方式、編碼方式、信息安全算法等，并支持在不同組合情況下同時(shí)在多個(gè)信道下操作。SPEAKeasy需要能夠互聯(lián)不同的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)以提供語(yǔ)音橋接和數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)功能。一旦信道實(shí)例化，無(wú)需操作者干預(yù)就可以無(wú)縫實(shí)現(xiàn)頻率變換、調(diào)制改變、代碼轉(zhuǎn)換、協(xié)議變化等。

5)軟件設(shè)計(jì)

SPEAKeasyⅡ的軟件結(jié)構(gòu)類似于硬件結(jié)構(gòu)，也應(yīng)該是開放的。硬件采用VHDL描述，軟件代碼采用高級(jí)語(yǔ)言Ada和C編寫。SPEAKeasy-Ⅱ的重點(diǎn)是開發(fā)軟件功能模塊和可重用庫(kù)。獲得一個(gè)具有可重編程能力的無(wú)線電系統(tǒng)僅是開發(fā)完全靈活的可重編程通信系統(tǒng)的一部分工作，另一部分工作是要具有能夠迅速、廉價(jià)地改進(jìn)或建立新的軟件并使其易于工作，這需要一個(gè)集成的軟件支持環(huán)境，通過(guò)這個(gè)集成軟件支持環(huán)境可以建立、下載新的軟件，使野外軍事能力得到加強(qiáng)或支持。對(duì)比傳統(tǒng)的軍用通信系統(tǒng)，其成本時(shí)間是相當(dāng)?shù)偷摹?/p>

6)人機(jī)界面

SPEAKeasy系統(tǒng)的操作和控制應(yīng)該簡(jiǎn)單，因?yàn)樗赡芤７滤械牟ㄐ?。可以想象，SPEAKeasy需要多層次控制的人機(jī)界面來(lái)適應(yīng)不同的狀況。其控制功能有基本無(wú)線操作控制、維護(hù)操作控制、重編程/網(wǎng)絡(luò)管理控制、遠(yuǎn)程控制等?？刂乒δ苤g是相互獨(dú)立的。一般操作者是不能進(jìn)行維護(hù)操作的，以防止誤操作對(duì)設(shè)備進(jìn)行重編程。

2.SPEAKeasy-Ⅱ的結(jié)構(gòu)

圖9-9為SPEAKeasyⅡ的硬件結(jié)構(gòu)框圖。系統(tǒng)資源分為紅色(非保密)和黑色(保密)部分，通過(guò)總線互聯(lián)，系統(tǒng)資源構(gòu)成資源池，當(dāng)進(jìn)行實(shí)例化時(shí)邏輯分配給虛信道，每個(gè)虛信道是獨(dú)立的，可以執(zhí)行任何波形。在信息安全部分使用兩個(gè)總線以及密鑰處理器和密碼處理器。系統(tǒng)工作在半雙工狀態(tài)，若進(jìn)行全雙工工作，則需要兩個(gè)通道：一個(gè)接收，一個(gè)發(fā)射。圖9-9SPEAKeasyⅡ的硬件結(jié)構(gòu)框圖圖9-10為SPEAKeasy-Ⅱ系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能分配情況。各子系統(tǒng)的具體功能如下：

1)射頻子系統(tǒng)

射頻子系統(tǒng)發(fā)射/接收射頻信號(hào)，發(fā)射時(shí)將模擬調(diào)制解調(diào)器信號(hào)轉(zhuǎn)換為可傳輸?shù)纳漕l信號(hào)，接收時(shí)過(guò)程相反。射頻子系統(tǒng)功能包括上變頻、下變頻、濾波、放大、前置放大、分集合并、收/發(fā)轉(zhuǎn)換、共站干擾抵消、天線耦合、多路耦合器和天線。射頻子系統(tǒng)可以同時(shí)發(fā)射/接收多路信號(hào)，頻率范圍覆蓋2MHz~2GHz。該系統(tǒng)包括天線、耦合器、共站濾波器、功率放大器、收/發(fā)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、收/發(fā)模塊、半雙工控制等。該系統(tǒng)可以在毫秒級(jí)內(nèi)完成收/發(fā)轉(zhuǎn)換。圖9-10SPEAKeasy-Ⅱ系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能分配情況

2)調(diào)制解調(diào)器子系統(tǒng)

調(diào)制解調(diào)器子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，對(duì)波形進(jìn)行調(diào)制解調(diào)。該子系統(tǒng)可以同時(shí)發(fā)送/接收多路信號(hào)，在接收模式下，接收模擬信號(hào)并輸出解調(diào)后的數(shù)字信息；在發(fā)射模式下，輸入數(shù)字信息并調(diào)制，隨后轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，激勵(lì)放大器到特定的功率水平。調(diào)制解調(diào)器中的跳頻軟件根據(jù)保存在信息安全子系統(tǒng)的跳頻集產(chǎn)生頻率變化。該子系統(tǒng)具有A/D、D/A、調(diào)制、解調(diào)、前向糾錯(cuò)、干擾抑制、載波跟蹤、比特交織、數(shù)據(jù)組幀等功能。調(diào)制解調(diào)器的資源可以分配給任意一個(gè)信道，簡(jiǎn)單、低速率的波形比復(fù)雜、高速率的波形要求低得多。改變參數(shù)或重新分配信道不需要中斷已建立信道的工作。

每個(gè)信道有一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，還包括蜂窩電話、GPS接收機(jī)模塊。

3)信息安全子系統(tǒng)

信息安全子系統(tǒng)保證密碼安全和傳送安全。其功能包括一個(gè)或多個(gè)密碼處理器模塊對(duì)基帶數(shù)據(jù)加密并傳送安全比特流。信息安全子系統(tǒng)通過(guò)管理密鑰來(lái)支持這些功能。通信安全和傳輸安全服務(wù)可以使系統(tǒng)與原有系統(tǒng)互聯(lián)并提供相同的安全水平。

4)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)可以路由IP包、接入I/O口、采用多媒體處理器(MMP)處理信道化語(yǔ)音，這些處理器可以在不同射頻模式之間橋接語(yǔ)音信號(hào)。該子系統(tǒng)同時(shí)支持多個(gè)獨(dú)立的半雙工無(wú)線語(yǔ)音或數(shù)據(jù)信道，也支持多個(gè)有線語(yǔ)音和數(shù)據(jù)電路。另外，可通過(guò)IP任意互聯(lián)數(shù)據(jù)信道。路由器負(fù)責(zé)在合適的鏈路中路由數(shù)據(jù)包。該子系統(tǒng)還提供了橋接、網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)包業(yè)務(wù)。

該子系統(tǒng)包括多媒體處理器、內(nèi)部路由器、一系列輸入/輸出模塊和網(wǎng)路協(xié)議。

5)控制子系統(tǒng)

控制子系統(tǒng)產(chǎn)生指令來(lái)初始化、操作、關(guān)閉系統(tǒng)。初始化包括無(wú)線電、路由器、輸入/輸出的配置、波形和算法的下載、機(jī)內(nèi)檢測(cè)(BIT)和診斷。該子系統(tǒng)管理網(wǎng)絡(luò)、子系統(tǒng)配置、文件以及其他子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。它從用戶界面接收指令。該子系統(tǒng)也提供波形軟件、保密密鑰、日志等數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存儲(chǔ)。其功能包括信道和波形管理、默認(rèn)系統(tǒng)配置控制、用戶認(rèn)證、控制級(jí)別、智能無(wú)線電、互配等。其中，智能無(wú)線電采用軟件提高性能，實(shí)現(xiàn)可變的數(shù)據(jù)速率、信道監(jiān)測(cè)、功率控制等功能。執(zhí)行關(guān)閉功能，系統(tǒng)將釋放資源并準(zhǔn)備再次激活。

6)人機(jī)接口子系統(tǒng)

人機(jī)接口子系統(tǒng)提供了系統(tǒng)級(jí)的用戶接口，一個(gè)嵌入式的掌上電腦提供了基本的用戶接口，可用于本地操作，操作系統(tǒng)為Windows95。人機(jī)接口包括通信端口對(duì)數(shù)據(jù)電路進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

7)公用系統(tǒng)設(shè)備子系統(tǒng)

公用系統(tǒng)設(shè)備子系統(tǒng)用于安裝整個(gè)系統(tǒng)并連接子系統(tǒng)，提供電源、熱量控制、環(huán)境保護(hù)等功能。外殼保證系統(tǒng)的物理安全、電磁干擾的屏蔽、將系統(tǒng)與外部環(huán)境隔絕(溫度、振動(dòng)等)，保證采用商用設(shè)備可以在野外工作。

3.SPEAKeasyⅡ軟件結(jié)構(gòu)

圖9-11所示為SPEAKeasyⅡ控制軟件結(jié)構(gòu)，包括主要模塊和數(shù)據(jù)流。

1)內(nèi)部射頻控制軟件(INRFCS)

INRFCS是內(nèi)部射頻控制模塊。由于射頻段信號(hào)是模擬的，因此其功能受限。其功能包括天線、功率放大器、預(yù)選擇器、干擾抵消器等硬件的互聯(lián)。該模塊傳遞命令到這些硬件可編程的部分對(duì)發(fā)射/接收進(jìn)行重配置，比如設(shè)置功放水平、上下變頻本地振蕩器頻率等。圖9-11SPEAKeasy-Ⅱ控制軟件(CS)結(jié)構(gòu)

2)調(diào)制解調(diào)器控制計(jì)算機(jī)軟件(MCCS)

在初始化階段，按照所需信道的波形，MCCS分配調(diào)制解調(diào)器資源給邏輯信道，在工作期間，其狀態(tài)機(jī)控制分配給特定信道的資源函數(shù)。

3)波形處理計(jì)算機(jī)軟件(WPCS)

該軟件在波形處理器(DSP)上運(yùn)行，其功能由特定波形和通信應(yīng)用任務(wù)模塊確定，包括擴(kuò)頻、解擴(kuò)、調(diào)制、解調(diào)、同步、交織、解交織、均衡、組幀、解幀等。

4)密鑰處理計(jì)算機(jī)軟件(KPCS)

該部分保障保密密鑰控制，分別在紅色和黑色區(qū)域工作。這也是系統(tǒng)控制模塊和其他模塊之間消息進(jìn)入系統(tǒng)的唯一入口。

5)保密處理計(jì)算機(jī)軟件(CPCS)

通過(guò)KPCS，CPCS被分配給特定的信道，提供紅色總線和黑色總線之間的虛擬連接，在明文模式下提供簡(jiǎn)單的總線到總線的操作，提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)流保密和解密。

6)多媒體處理計(jì)算機(jī)軟件(MMPCS)

類似聲碼器，實(shí)現(xiàn)模擬話音和數(shù)據(jù)接口，并且可以作為話音信道的橋接。

7)控制計(jì)算機(jī)軟件(CNTLCS)

該部分用于啟動(dòng)、關(guān)斷系統(tǒng)，可以在操作者、軟件、遠(yuǎn)程控制下對(duì)應(yīng)用實(shí)例化和信道設(shè)置等進(jìn)行控制。該部分是系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理者并用來(lái)維持系統(tǒng)狀態(tài)，也是系統(tǒng)和用戶接口軟件之間信息的管道。

8)路由計(jì)算機(jī)軟件(R