SDR-технологии и перспективы их развития в Вооруженных Силах РФ
ВВЕДЕНИЕ
Представляем Вашему вниманию доклад на тему: «Программно-определяемые радиосистемы — технологии и перспективы их развития в Вооружённых Силах Российской Федерации». (СЛАЙД№2) Актуальность темы данной работы обусловлена тем, что в сегодняшние дни наша страна нуждается в совершенствовании и модернизации оборудования связи. Один из путей решения этой проблемы – внедрение таких радиостанций.
В современной войне возрастает роль информационных, и автоматизированных систем. В России разрабатываются радиостанции нового поколения и новейшие узлы связи, способные обеспечить взаимодействие аналоговых и современных цифровых станций. В данном докладе мы рассмотрим технологию программно – определяемых радиостанций.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ SDR-ТЕХНОЛОГИЙ
(СЛАЙД№3) SDR – Software Defined Radio в переводе с английского – программно-определяемое радио — это устройство радиосвязи, где функции приемника и передатчика изменяются с помощью программного обеспечения без внесения физических изменений в самом оборудовании. Принцип SDR технологий — слияние компьютера и радиостанции. SDR, используя несколько уровней программного обеспечения для выполнения различных задач, так же как и компьютер может производить обработку текста, просмотр интернета и управление базами данных в зависимости от предпочтений пользователя.
Также SDR устройства могут выступать в качестве связных ретрансляторов, предлагая безопасные многоканальные репитерные узлы, обеспечивающие очень низкую временную задержку при формировании канала радиосвязи.
ПРИНЦИП SDR-ТЕХНОЛОГИЙ
(СЛАЙД№4) Принцип технологии SDR заключается в том, что базовые параметры приёмопередающего устройства определяются именно программным обеспечением, а не аппаратной конфигурацией, как мы привыкли видеть в классических конструкциях. Другим важным фактором использования систем SDR стала замена большинства аналоговых компонентов и интегральных схем трансиверами с максимально высокой степенью программируемости. Таким образом, упрощённая архитектура SDR радио выглядит так, как показано на схеме. (СЛАЙД№5)
Она содержит блоки аналого-цифрового, цифро-аналогового преобразования, антенну, цепи обработки цифровых сигналов и другие вспомогательные блоки. Как правило, помимо цифрового сигнального процессора, радио с архитектурой SDR содержит микроконтроллер. Одним из самых важных узлов такого SDR-устройства является аналого-цифровой преобразователь. Для того что бы сохранить высоким параметр динамики АЦП, усиление выбрано минимальным и фактически оно компенсирует потери в смесителе и входных цепях. После АЦП цифровой поток отправляется в программу, где и осуществляется основное усиление и обработка сигнала уже программным методом. В реальности АЦП напрямую подключается к антенне, то есть преобразовывает непрерывный во времени сигнал в дискретную двоично-кодированную форму.
(СЛАЙД№6) Другой не менее важный компонент архитектуры SDR – цифровой сигнальный процессор. Именно он обеспечивает гибкость системы и используется для проведения расчётов, необходимых для выполнения алгоритма обработки сигнала. Традиционно ЦСП использовались для выполнения функций пред-модуляционной обработки и обработки сигнала после детектирования (в приёмниках). Однако в последнее время они используются в основном в трансиверах с расширенными коммуникационными возможностями. Преобразование Фурье – одна из наиболее распространённых функций. Широко также используется быстрое преобразование Фурье (БПФ).
+(СЛАЙД№7) Реализация многопротокольного беспроводного интерфейса на базе SDR возможна с использованием модульной архитектуры построения системы. (СЛАЙД№8) Система с модульной архитектурой содержит: радиочастотный модуль, модуль преобразования данных, модуль цифровой обработки сигналов и необязательные дополнительные модули расширения.
Радиочастотный модуль представляет собой плату беспроводного интерфейса, обеспечивающего приём и передачу радиосигналов в некотором рабочем диапазоне. Модуль преобразования данных служит для аналого-цифрового (для приёмной части) и цифро-аналогового (для передающей части) преобразования сигналов и содержит микросхемы АЦП и ЦАП с предварительными буферными усилителями. Модуль цифровой обработки данных содержит следующие узлы: управление питанием платформы, узел цифровой обработки данных на базе ЦСП и необходимую ему периферию (SDRAM и память NAND Flash), а также интерфейсные узлы (контроллер MAC Ethernet, USB, интерфейс с картами памяти типа SD, линейные вход и выход). Платы расширения могут представлять собой контроллеры клавиатуры, жидкокристаллического дисплея, устройств человеко-машинного интерфейса.
Таким образом, рассматриваемая платформа содержит узлы для полной обработки сигнала, начиная от антенн и кончая цепями обработки сигналов.
(СЛАЙД№9) Большим преимуществом модульной архитектуры построения является то, что в этом случае разработчик может заменять различные модули, достигая, таким образом, оптимальных результатов. Также при необходимости можно самостоятельно изготовить требуемый модуль расширения и использовать его в составе всей системы.
ПРЕИМУЩСТВА И НЕДОСТАТКИ SDR
(СЛАЙД№10) Ключевым преимуществом SDR является взаимодействие между средствами радиосвязи предыдущих поколений и современными системами. Интерфейс радиостанций также улучшается. Новейшие технологии выполняют свои задачи автоматически, не требуя ввода данных пользователем.
Еще одним преимуществом SDR является возможность получения многих функций и сервисов в одном компактном корпусе. Одна система теперь может сделать работу, для которой ранее потребовалось бы несколько радиостанций. Например, данные о военнослужащих, имеющих SDR и встроенные системы глобального позиционирования, могут транслироваться в сети, так что все пользователи могут знать, где они находятся. (СЛАЙД№11) Радиостанции, использующие технологии SDR, объединяются в самоорганизующиеся системы связи, которые нельзя ни подавить средствами РЭБ, ни уничтожить физически. Это означает, что в условиях боевых действий все подразделения будут обеспечены связью.
Но все же есть и недостатки: SDR-радиоприемники подвержены нелинейности тракта и невысокому значению динамического диапазона. По этой причине архитектура супергетеродинных устройств пока вне конкуренции, в тех случаях, когда в приемниках нужны высокие избирательность и динамический диапазон.
РАДИОСТАНЦИЯ Р-187П1 «АЗАРТ»
(СЛАЙД№12) Первой Российской радиостанцией, которой удалось превзойти зарубежные образцы, стала радиостанция Р-187П1 «Азарт». Особенностью рации является возможность работы в качестве ретранслятора, что позволяет в несколько раз увеличивать зону ее покрытия. Один такой комплекс может заменить целый парк устаревшей техники. Рация может принимать сигнал со спутника, телевизионный сигнал, волны всех оперативных служб и имеет встроенную систему геолокации.
С помощью GPS прибор с точностью 25 метров по широте и долготе и 40 метров по высоте показывает свое местонахождение. Рация обеспечивает передачу данных со скоростью до 7,2 килобита в секунду, и с ее помощью можно позвонить на любой мобильный. По словам специалистов, поймать эту станцию можно будет, только уничтожив ее. Свои частоты эта она меняет каждые 45 микросекунд. Кроме того, устройство отличается высокой устойчивостью к радиоэлектронному подавлению и передает информацию в шифрованном виде.
БУДУЩЕЕ SDR
(СЛАЙД№13) С развитием технологий совершенствующиеся устройства становятся все меньше, SDR могут быть встроены в устройства на запястье или в нашлемный дисплей. Будущие сети смогут отображать в режиме реального времени, где дружественные и где враждебные силы, и другие ситуационные возможности. Следующим шагом после SDR будет радиостанция с «умным» компьютерным управлением, которая автоматически устанавливает связь в реальном времени. Так называются когнитивная радиостанция, которые имеют встроенные системы интеллекта для автоматического мониторинга окружающей среды для таких функций, как физическое вмешательство или радиоэлектронное подавления.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
(СЛАЙД№14) Таким образом, разработка радиостанций нового поколения и обеспечение их работы с парком техники предыдущего поколения позволят создать в российских войсках надежные сети и обеспечить их качественной связью.
Список использованной литературы и источников
1. Галкин В.А. Основы программно-конфигурируемого радио. — М.: Горячая линия — Телеком, 2013. — 372 с.
2. Трусов В. А., Горячев Н. В., Баннов В. Я. Программно-определяемые приемопередатчики и их применение // Молодой ученый. — 2014. — №21. — С. 234-236.
3. Стрельцов Н. А. SDR-трансиверы и их применение / Н. А. Стрельцов, Н. В. Горячев, В. А. Трусов // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 1. С. 281–282.