KenBIT pomaga w monitorowaniu pasma sygnałów radiowych

OPUBLIKOWANO: Wtorek, 24 Października 2017, 22:29

Szerokopasmowy rejestrator radiokomunikacyjny SzRR wyprodukowany przez spółkę KenBIT to dobry przykład, jak polski przemysł potrafi we współpracy z polskimi ośrodkami naukowymi i z pomocą finansową Narodowego Centrum Badań i Rozwoju stworzyć unikalny produkt na potrzeby rynku usług telekomunikacyjnych dla wymagających użytkowników

Szerokopasmowy rejestrator radiokomunikacyjny SzRR, służący do monitorowania pasm radiowych, został wykonany przez konsorcjum w składzie: spółka KenBIT (lider) Urząd Komunikacji Elektronicznej i Wydział Elektroniki Politechniki Warszawskiej. Prace realizowano w ramach projektu rozwojowego nr. 4/2013, na które Narodowe Centrum Badań i Rozwoju przeznaczyło pod koniec 2013 r. dofinansowanie w wysokości 11,5 miliona złotych.

Efektem tego współdziałania jest operacyjny zestaw, pozwalający nadzorować w jednym momencie bardzo szeroki zakres częstotliwości (do 500 MHz) i analizować wiele sygnałów, które nadchodzą w tym samym momencie – nawet wtedy, gdyby się one bardzo różniły pasmem pracy. Sama możliwość rejestracji danych daje przy tym sposobność wracania do tych emisji, które są interesujące, a z różnego powodu (np. zaangażowania operatora w inne działanie) nie mogły zostać np. przechwycone w momencie faktycznego ich odbioru.

Jest to więc rozwiązanie idealne dla systemów nadzoru emisji elektromagnetycznej, kontrolujących sposób wykorzystania dostępnych pasm częstotliwości, przez użytkowników  odpowiedzialnych m.in. za gospodarkę częstotliwościami oraz kontrolę spełniania wymagań dotyczących kompatybilności elektromagnetycznej.

Rejestrator SzRR jest również idealnym rozwiązaniem dla wojskowych systemów rozpoznania radioelektronicznego, które zajmują się pod względem profesjonalnym podglądem oraz analizą widma elektromagnetycznego. Obecnie dla zabezpieczenia całego, użytecznego  zakresu częstotliwości często trzeba wykorzystywać wiele odbiorników wąskopasmowych jak i wielu operatorów jednocześnie.

Uproszczony schemat blokowy szerokopasmowego rejestratora sygnałów SzRR. Fot. KenBIT

Należy mieć przy tym świadomość, że zestaw SzRR to nie tylko szerokopasmowy rejestrator radiokomunikacyjny czasu rzeczywistego, ale również podsystem analizy i zobrazowania zarejestrowanych sygnałów oraz odbiornik radiowy o specjalnych, niespotykanych gdzie indziej parametrach. Okazało się bowiem, że stworzono rejestrator, który może pracować jednocześnie w szerokości pasma, jakiej nie zapewnia żadne, obecnie dostępne, odbiorcze urządzenie radiowe (które najczęściej mają pasmo rzędu kilu/kilkudziesięciu MHz).

Zdecydowano się więc stworzyć zestaw odbiorczy nie mający swojego odpowiednika na świecie. Dzięki takiemu podejściu powstał system SzRR, który pozwala na monitorowanie i rejestrację ciągłych w czasie sygnałów radiowych o szerokości pasma do 500 MHz w zakresie V/U/SHF.

Zestaw odbiorczy

Zadaniem zestawu odbiorczego jest akwizycja sygnału radiowego oraz przetworzenie go do postaci cyfrowej - pozwalającej następnie na jego bezstratną rejestrację. Zestaw ten został wykonany w dwóch wariantach: architekturze „0-IF” (o przemianie bezpośredniej) oraz o architekturze „IF”. Było to konieczne, ponieważ z powodu ograniczeń w dostępnej obecnie technologii w jednym przypadku uzyskano większą rozdzielczość (wyrażona w bitach), ale w drugim – większą częstotliwość próbkowania (wyrażoną w GS/s).

Komplet odbiornika w architekturze „IF”. Fot. KenBIT

Część analogowa toru odbiorczego w obu wariantach odpowiada za selekcję, wzmocnienie oraz konwersję wybranego zakresu częstotliwości dla potrzeb przetwarzania AD.

W wersji „0-IF” stworzono odbiornik homodynowy na zakres częstotliwości od 1 do 6 GHz z układem „z pojedynczą analogową przemianą kwadraturową oraz z wykorzystaniem dwukanałowego przetwornika AD o rozdzielczości 14 bitów pracującym z częstotliwością próbkowania 1 GS/s”. Za najważniejszy problem uznano w tym przypadku opracowanie odpowiedniego rozkładu wzmocnienia oraz kontrolę zniekształceń nieliniowych wnoszonych przez poszczególne bloki urządzenia, tak aby „poprzez intencjonalną regulację wzmocnienia zapewnić możliwie optymalną akwizycję sygnału i przygotować go do dalszej obróbki”.

W przypadku odbiornika „IF” opracowano urządzenie, w którym zastąpiono układ analogowej przemiany kwadraturowej na całkowicie cyfrowym: „przemiana kwadraturowa realizowana jest w sposób cyfrowy w układzie FPGA”[przeznaczonym również do dalszej dystrybucji sygnału/danych za pomocą optycznych łączy ethernetowych]. Natomiast przetwornik AD jest przetwornikiem jednokanałowym pracującym z rozdzielczością 12 bitów (mniejszą niż w przypadku „0-IF”) i z częstotliwością próbkowania 3,6 GS/s (większą niż w przypadku „0-IF”).

Komplet odbiornika w architekturze „0-IF”. Fot. KenBIT

Rejestrator szerokopasmowy

Transmisja sygnałów/danych do rejestratora szerokopasmowego (z przetwornika AD zestawu odbiorczego) odbywa się z wykorzystaniem sieci Ethernet z szybkością do 40 Gbit/s. By zapewnić ciągłą rejestrację danych w czasie rzeczywistym wykorzystano serwery, korzystające z oprogramowania opracowanego przez KenBIT oraz systemu operacyjnego Linuks. Każdy z tych serwerów ma możliwość zarejestrowania strumienia danych o przepływności do 800 MB/s.

W skład oprogramowania zarządzającego rejestratorem wchodzi m.in. baza danych, w której zapisywane są informacje „pozwalające zarówno na identyfikację pojedynczego nagrania (parametry, status akwizycji, itp.), jak również na synchronizację i rekonstrukcję sygnału”.

Elementem pośredniczącym pomiędzy zestawem odbiorczym, a rejestratorami jest wysokowydajny szerokopasmowy „switch”, którego zadaniem jest zarówno rozdzielenie strumienia danych do rejestracji na poszczególne serwery, jak również konwersja z łączy światłowodowych na miedziane w zależności od potrzeb (szybkości transmisji danych).

System analizy i zobrazowania sygnałów

To co zostało zarejestrowane na poszczególnych serwerach jest dostępne dla dedykowanych systemów analizy zewnętrznej, pracujących w czasie nierzeczywistym. Ich operatorzy mogą wybrać nagranie konkretnego sygnału i później, korzystając ze specjalistycznego oprogramowania zobrazować np. spektrogram wskazanego sygnału – przedstawiający ten sygnał w układzie: czas/częstotliwość. Oczywiście dla operatorów dostępne są również inne zobrazowania jak i narzędzia, pozwalające np. na wydzielenie wskazanego zakresem czas/pasmo sygnału i dalszą jego analizę.

Przykład zobrazowanego widma z nałożonymi na niego wynikami poszukiwania sygnału. Fot. KenBIT

Poszukiwanie interesujących użytkownika emisji może się odbywać również w sposób automatyczny, poprzez tzw. system automatycznego poszukiwania, z zdanymi parametrami. Wyniki takiej analizy są następnie zapisywane do bazy danych oraz zobrazowywane: zarówno w dziedzinie częstotliwości (na podkładzie spektrogramu) jak i w sposób tabelaryczny.

Artykuł opracowany na bazie informacji uzyskanych od spółki KenBIT

Dziękujemy! Twój komentarz został pomyślnie dodany i oczekuje na moderację.

Dodaj komentarz

15 komentarzy

Wel Środa, 22 Listopada 2017, 15:37
Gdzie tu XXI wiek bo ja nie widzę choć bardzo bym chciał?
zainteresowany Wtorek, 31 Października 2017, 6:04
Czy to jest m.in. ta firma która przysłużyła się w powstaniu dymu nad rzekomym BMS obecnie oferowanemu wojsku?
użytkownik Sobota, 28 Października 2017, 14:52
Z tego co widać i słychać nie ma się czym chwalić. Nadto jeżeli to jest takie jak AWRS, ZWD, Bloki Sprzężenia Radiowego itd. to dziękuję.
też użytkownik Niedziela, 29 Października 2017, 20:08
Podzielam ten pogląd i dodam, że też dziękuję za usługi, w tym serwisowe
techniczny Poniedziałek, 30 Października 2017, 9:15
Sama racja. Nie sposób się z tym nie zgodzić
mw Czwartek, 26 Października 2017, 12:43
Świetny produkt, oby został jak najszybciej zakupiony przez MON a także przez UKE. Jest to rozwiązanie BIG DATA w świecie sygnałów radiowych. Szkoda, że tak mało w artykule napisano o narzędziach analitycznych. Przy tak dużym zbiorze danych potrzebne będą narzędzia zdolne wyodrębnić interesujące sygnały, aby operator tylko na nich mógł się skupić.
inżynier Poniedziałek, 30 Października 2017, 9:13
Za dużo w tym poście chwalenia siebie a za mało pokory i realizmu także technicznego
Ecik Środa, 25 Października 2017, 12:36
Ładnie i cacy. Tylko parametrów brak w materiale. Zatem, może to być zarówno sprzęt o topowych parametrach światowych, jak też odpowiednik CB radia z Biedronki. Może czas pokazywać czytelnikom D24 co polska myśl techniczna potrafi?
PS. Wywiady mocarstw na wschodzie i zachodzie znają szacowane parametry tego cuda zanim opuściło ono labolatorium producenta.
A my czytelnicy D24 widzimy reklamę "proszku do prania" w kilku skrzynkach na wózku z zapewnieniem, że jest to cud polskiej myśli technicznej. Miś wszechczasów. No jak bym oglądał film Barei.
rozczochrany Czwartek, 26 Października 2017, 12:03
Parametry tego sprzętu to by obce służby interesowały.
Łukasz Środa, 25 Października 2017, 9:52
urządzenia tego typu wykorzystywano w Polsce 40 lat temu (a co z odbiorem podszumowym)
QDark Środa, 25 Października 2017, 9:17
Dobra robota.
zenek Środa, 25 Października 2017, 9:13
fajnie, szkoda tylko że MON nie kupi
be Wtorek, 07 Listopada 2017, 8:08
Co i od kogo?
radko Środa, 25 Października 2017, 7:04
Faktem jest, że w przypadku serwisowania wysyłanie dziadostwa za zachodnią granicę jest kosztowne - a tu mamy własne rozwiązania ...
radko Środa, 25 Października 2017, 7:03
Hm, wydaje mi się, że Rohde&Shwarz już od dawna produkuje odbiorniki szerokopasmowe - np. ESMD kóre czeszą pasmo w zakresie od praktycznie 0 do kilku giga.