The work presents a concept and simulation model of wideband signal transmission using a bank of parallel narrowband radio channels. It enables high fidelity modelling of channels with properties changing versus frequency. To realize such modelling, wideband signals is divided into a set of sub-bands. Then, each sub-band signal is transmitted using separate narrowband channel, and next at the receiver side signal synthesis is performed. The goal of this article is to prove that proposed method is working correctly both for FFT and QMF analysis and that introduced distortions are neglectable. (Modelling of wideband radio signals transmission using narrowband propagation channel ) Streszczenie. W pracy przedstawiono koncepcję oraz model symulacyjny układu, umożliwiającego transmisję sygnałów szerokopasmowych za pomocą równoległego banku wąskopasmowych kanałów radiowych. Umożliwia to modelowanie sytuacji gdy transmisyjny kanał jest niejednorodny i jego parametry zmieniają się w funkcji częstotliwości. W tym celu nadawany sygnał poddawany jest analizie, polegającej na rozdziale na szereg podpasm. Każde podpasmo jest transmitowane za pomocą oddzielnego kanału, po czym, po stronie odbiorczej wykonywana jest synteza odebranego sygnału. Celem artykułu jest wykazanie słuszności zaproponowanej metody dla analizy wykonywanej za pomocą FFT lub filtrów QMF, i że zniekształcenia wprowadzone przez to przetwarzanie są pomijalne. Keywords: radio signal propagation, signal analysis and synthesis, FFT, QMF Słowa kluczowe: propagacja sygnałów radiowych, analiza i synteza sygnałów, FFT, QMF Wprowadzenie W ostatnich latach wraz z rozwojem systemów wykorzystujących szerokopasmowe sygnały radiowe, jak OFDM, UWB czy DS-SS, coraz większego znaczenia nabiera możliwość modelowania ich wzajemnego wpływu na siebie, zapewnienia kompatybilności czy odporności na interferencje. Powszechnie stosowane modele propagacyjne zakładają jednak brak zaników selekty[...]

  Artykuł dotyczy aktualnych zagadnień związanych z technologią radia kognitywnego. Poruszany problem obejmuje kwestie dynamicznego dostępu do widma w celu jego efektywniejszego wykorzystania. Proponowany algorytm przedstawiono na przykładzie sieci klastrowej, w której poszczególne węzły realizują proces kooperacyjnego monitorowania widma oraz kontroli jakości połączenia. Informacje te agregowane są w węźle nadrzędnym klastra, który podejmuje decyzje, dotyczące zmian kanału pracy. 1. WSTĘP W nowoczesnych systemach łączności radiowej coraz powszechniej sięga się po technologię radia inteligentnego, zwanego również radiem kognitywnym (CR - Cognitive Radio). Literatura dotycząca tego zagadnienia jest obszerna i obejmuje wiele aspektów. Główna idea tego rozwiązania bazuje na cyklu kognitywnym zaproponowanym przez J. Mitolę [1]. Zgodnie z pierwszym etapem tego cyklu - obserwacją, węzeł radiowy musi być świadomy otaczającego go środowiska. Następnie w fazie orientacji definiowane są priorytety, które określają ważność i znaczenie odebranych informacji oraz warunkują dalsze działanie. W kolejnym etapie następuje planowanie poprzez generowanie możliwych do wykonania działań, a następnie podjęcie decyzji o wyborze konkretnego rozwiązania i wykonanie wybranych działań. Dopełnieniem całego cyklu, a zarazem elementem wyróżniającym radia CR spośród tradycyjnych rozwiązań jest zdolność do uczenia. Dzięki tej funkcjonalności, radio może wykorzystywać obserwacje i podejmowane akcje w celu poprawy swojego działania. Przegląd rozwoju, najważniejszych osiągnieć i wyzwań w dziedzinie radia kognitywnego przedstawiono m.in. w [2] oraz, ze szczególnym naciskiem na proces podejmowania decyzji i uczenie, w [3]. W dalszej części artykułu przedstawiono krótki wstęp do metod dynamicznego dostępu do widma, następnie środowisko symulacyjne oraz algorytm proponowanego rozwiązania bazującego na kooperacyjnym monitorowaniu widma. W kolejnym rozdziale z[...]

  Radiowa technologia kognitywna jest narzędziem umożliwiającym efektywniejsze wykorzystywanie coraz bardziej ograniczonych dostępnych zasobów widmowych. Jej istotą jest gromadzenie i wykorzystywanie przez węzły radiowe wiedzy o środowisku radiowym. Technologia ta jest w fazie intensywnego rozwoju, a jej implementacja jest możliwa dzięki dostępnym realizacjom radia programowalnego. 2. MAPA ŚRODOWISKA RADIOWEGO (REM) Badając technologię kognitywną należy odpowiedzieć sobie na pytanie: w jaki sposób zostanie zapewniona świadomość otoczenia? Wiele opracowań naukowych ogranicza się do stwierdzenia, że świadomość otoczenia CR (ang. Cognitive Radio) uzyskuje poprzez sensing, który rozumiany jest jako monitorowanie środowiska elektromagnetycznego. Jednakże jest to tylko sposób na pozyskiwanie jednego rodzaju informacji. Pełniejszą świadomość zapewnić może baza danych, zawierająca dane pozyskane z prowadzonego monitorowania oraz innych dostępnych źródeł. Dostęp urządzenia do takich informacji umożliwia elastyczne wykorzystanie aktualnie niezajmowanych częstotliwości oraz ochronę użytkowników licencjonowanych przed zakłóceniem ich transmisji. W literaturze możemy znaleźć spójną definicję przedstawiającą REM jako geolokacyjną bazę danych, będącą źródłem ważnych informacji dla pracujących kognitywnych sieci radiowych, która swoim istnieniem uzupełnia proces monitorowania środowiska radiowego [1]. Może być ona wykorzystana jako wsparcie w zarządzaniu sieciami homo i heterogenicznymi bazującymi na podziale pola działania sieci na różnego kształtu i rozmiaru obszary [2]. Rys.1. Rola REM w cyklu kognitywnym [3] Powyższy rysunek przedstawia szereg cyklicznie powtarzanych czynności nazywanych cyklem kognitywnym lub cyklem poznawczym. Zauważyć należy, że REM bierze udział w prawie wszystkich etapach opisywanego cyklu, co świadczy o potrzebie spójnego gromadzenia i przechowywania różnorodnych informacji. Typowy algorytm konstruowania R[...]

  1. WSTĘP Wykorzystanie bezzałogowych platform lądowych UGV (ang. Unmanned Ground Vehicle) staje się obecnie coraz bardziej powszechne. Istotnym czynnikiem, umożliwiającym poprawną pracę takich platform, jest zdolność do określenia własnej lokalizacji oraz świadomość otoczenia. Jednym z ważnych aspektów jest wyznaczenie względnego położenia operatora, które może być wykorzystane np. w systemie podążania za przewodnikiem [1]. W tym celu można stosować kilka różnych technik, począwszy od analizy sygnału z kamer [8], co wymaga jednak zastosowania złożonych i obliczeniochłonnych algorytmów, i zapewnienia bezpośredniej widoczności pomiędzy robotem a operatorem. Istotny jest również dobór kamer, zapewniających poprawną pracę przy różnym oświetleniu i warunkach atmosferycznych. Alternatywnym rozwiązaniem jest zastosowanie zestawu ultradźwiękowych czujników radarowych [2], jednakże ich zasięg jest ograniczony do kilku metrów. Wady tej nie posiadają systemy radiowe. Coraz powszechniejsze jest wykorzystywanie radarów krótkiego zasięgu [9], lecz umożliwiają one jedynie pomiar odległości do obiektu, ale bez możliwości jego identyfikacji. Dzięki transmisji danych pomiędzy robotem i operatorem z wykorzystaniem techniki ultraszerokopasmowej UWB (ang. UltraWideBand), możliwa jest zarówno identyfikacja operatora i pomiar odległości pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem. Przykład wykorzystania UWB do lokalizacji UAV (ang. Unmanned Aerial Vehicles) przedstawiono w [6]. Jednym z czynników decydujących o dokładności lokalizacji jest znajomość położenia czujników nieruchomych (kotwic), tworzących osnowę do obliczeń lokalizacji obiektu ruchomego. Co prawda w [5] zaproponowano metodę służącą do automatycznego określenia położenia kotwic, jednakże w przypadku lokalizacji operatora założyliśmy, że układ odniesienia jest ruchomy i zamontowany na stałe na robocie. Umożliwia to wyznaczanie położe[...]

  1. WSTĘP Masowy wzrost zapotrzebowania na wymianę informacji pomiędzy użytkownikami mobilnymi stymuluje równie dynamiczny rozwój systemów radiokomunikacyjnych. Prowadzone prace badawcze nad systemami radiowymi doprowadziły do powstania technologii radia definiowanego programowo, co w znaczny sposób uprościło implementację rozwiązań radiowych. Ułatwiło to również zachowanie interoperacyjności z systemami radiowymi starszej generacji. Szybki rozwój bezprzewodowych systemów łączności stwarza szereg istotnych problemów związanych z ich zastosowaniem. Pierwszy problem to niedobór zasobów radiowych, który próbuje się rozwiązywać poprzez zastosowanie radiostacji inteligentnych (ang. cognitive radio) stanowiących następny etap rozwoju radiostacji definiowanych programowo. Radiostacje kognitywne to radiostacje upoważnione do zmiany swoich parametrów transmisyjnych na podstawie interakcji ze środowiskiem, w którym pracują. Z tego faktu wynika kolejny problemem związany z szybkiego rozwój urządzeń radiowych, a mianowicie uruchomienie efektywnego systemu zarządzania sieciami radiowymi. Nowoczesne radiostacje są wielokanałowymi węzłami radiowymi, które potrafią zmieniać swoje parametry pracy. Najpowszechniej realizowane jest to przez oprogramowanie działające w ramach radiostacji definiowanej programowo. Interakcja ze środowiskiem może zawierać aktywną negocjację oraz komunikację z innymi użytkownikami pasma lub/i pasywną detekcję i podejmowanie decyzji przez radio. Zakres przeprowadzanych zmian konfiguracji przez współczesne radiostacje nie dotyczy tylko ustawień określających parametry nadawania i odbioru, ale może obejmować czynniki wpływające np. na strukturę sieci lub wynikać z aktywności użytkowników. Dostosowanie parametrów pracy oparte jest na ustawicznym monitoringu zasadniczych czynników opisujących stan elementów mających wpływ na pracę sieci radiowej. Pozwala to skutecznie unikać celowych zakłóceń i/lub interferencji z [...]

  1. WSTĘP Zdalnie sterowane platformy bezzałogowe przeznaczone są najczęściej do wykonywania niebezpiecznych lub nużących zadań w trudno dostępnych miejscach lub w warunkach zagrożenia. Szybkie i skuteczne wykonywanie wyznaczonych zadań w znacznej mierze zależy od umiejętności operatorów i wykorzystywanego interfejsu pomiędzy operatorem i platformą. Powinien on zapewniać jak najbardziej naturalne obserwowanie przestrzeni przez operatora i intuicyjne sterowanie operacjami wykonywanymi przez robota. Wskazane jest również zapewnienie sprzężenia zwrotnego, informującego operatora np. o stopniu nacisku, występującym oporze, temperaturze itp. Całokształt zagadnień związanych z współpracą pomiędzy człowiekiem a maszyną nazywamy HMI (ang. Human Machine Interface). Jest to rozwiązanie techniczne pozwalające na interakcję, wizualizację oraz kontrolę nad daną jednostką np. robotem lub ich grupą. W skład HMI wchodzą przyciski, przełączniki, pokrętła, liczniki, wyświetlacze dotykowe, joysticki, pady lub nawet okulary z rozszerzoną rzeczywistością. Wszystko to wymaga sprzężenia z urządzeniami peryferyjnymi takimi jak akcelerometry, żyroskopy oraz magnetometry. Interfejs HMI ma decydujący wpływ na wydajność i bezpieczeństwo systemu stąd też powinien być intuicyjny w obsłudze, zapewniać czytelność informacji, a także cechować się niezawodnością i trwałością. Właściwe rozwiązania konstrukcyjne oraz dobre praktyki we wdrążaniu HMI pozwalają na zachowanie ww. cech [3][4][8]. 2. HMI Z PUNKTU WIDZENIA UŻYTKOWNIKA ORAZ URZĄDZENIA Z punktu widzenia operatora, HMI powinno być proste w obsłudze, intuicyjne oraz powinno umożliwiać jak największą kontrolę nad obsługiwanym systemem. W przypadku, gdy interfejs będzie zbyt skomplikowany oraz nieintuicyjny istnieje prawdopodobieństwo wystąpienia nieodpowiedniej interakcji z systemem, co może przełożyć się na opóźnienie wywołania odpowiedniej funkcji lub brak jej realizacji. Takie problemy mogą prowad[...]

  System GSM jest obecnie najbardziej znanym i popularnym standardem telefonii komórkowej, wykorzystywanym przez niemal 80% ludności na całym świecie. Przenośne terminale wykonują w nim połączenia za pośrednictwem stacji bazowych, będących elementami stacjonarnej infrastruktury systemu. Wysokie koszty budowy tej infrastruktury oraz specjalistycznego sprzętu, wchodzącego w jej skład, zmuszały użytkowników do korzystania z usług operatorów GSM. Taka sytuacja powodowała istotne problemy, zwłaszcza dla osób znajdujących się na granicy zasięgu GSM lub poza jego zasięgiem. Równocześnie przebywający w bardzo wysokich budynkach niejednokrotnie nie mogli korzystać z usług GSM ze względu na przesłanianie przez sąsiednie obiekty i duże zagęszczenie użytkowników. Sytuacja ta zaczęła się zmieniać w momencie pojawienia się na rynku telekomunikacyjnym platform radia programowalnego, których najważniejszą cechą jest elastyczność zastosowań oraz niewielki koszt. Wynika to z przejęcia funkcji niektórych podzespołów sprzętowych przez programy komputerowe, które mogą być dowolnie zmieniane i konfigurowane. Zapewnia to między innymi tworzenie własnych "hot spotów", opartych na miniaturowych stacjach bazowych GSM. Umożliwia na przykład zbudowanie własnego systemu łączności wewnętrznej z wykorzystaniem klasycznych telefonów GSM. Ponadto użytkownicy mogą się łączyć z użytkownikami zewnętrznymi np. przez bramki IP. Obecnie na rynku istnieje kilka znanych platform radia programowalnego, m.in. SFF SDR (Small Form Factor Software-Defined Radio) [1] czy WARP [2]. Jednakże najbardziej popularne ze względu na koszt oraz elastyczność zastosowań, są moduły USRP (Universal Software Radio Peripheral) firmy Ettus Research [3]. Platforma radia programowalnego USRP E100 jest kolejnym modułem radiowym USRP, który pojawił się na rynku telekomunikacyjnym w 2011 roku. Poprzednie generacje modułów USRP (USRP1, USRP2, USRP N210) wymagały stałej współpracy z zewnętrznym[...]

  Techniki kognitywne wyznaczają kierunek rozwoju współczesnych bezprzewodowych systemów wymiany informacji. Jest to spowodowane z jednej strony znacznym wzrostem zapotrzebowania na usługi realizowane drogą bezprzewodową, z drugiej - rozwojem technologii umożliwiających zaspokojenie potrzeb przy ograniczonych zasobach widmowych i energetycznych. Według prognozy Cisco [1], w latach 2010 - 2015 do 30 razy ma wzrosnąć ruch w mobilnych sieciach bezprzewodowych, głównie w wyniku zapotrzebowania na transmisje obrazów nieruchomych i ruchomych. Wzrost ten jest określany jako tsunami strumienia danych [2], a przesłanie takiego strumienia przekracza możliwości transmisyjne współczesnych sieci bezprzewodowych. Ma to ogromne konsekwencje, dotyczące zapotrzebowania na zasoby widmowe zarówno w sieciach komercyjnych, jak i w sieciach specjalnych, w szczególności dla służb odpowiedzialnych za bezpieczeństwo narodowe, w tym również wojska. Wzrost liczby urządzeń radiowych współdzielących wykorzystywane pasmo powoduje degradację warunków odbioru powyżej określonego poziomu niedopuszczalną dla zrealizowania połączenia z określoną jakością. Wzajemne oddziaływanie urządzeń emitujących energię elektromagnetyczną należy rozpatrywać jako zjawisko wielowymiarowe. Środowisko radiowe jest określone w przestrzeni elektromagnetycznej, która - oprócz trzech wymiarów determinujących położenie źródła energii w przestrzeni - jest określona w dziedzinach czasu, częstotliwości, energii. Rozpatrując wzajemne oddziaływanie sygnałów, należy uwzględniać również ich strukturę, właściwości urządzeń nadawczych i odbiorczych, mające wpływ na wartość dopuszczalnego stosunku sygnału użytecznego i sygnałów zakłócających. Idea współdzielenia zasobów radiowych ujmuje dwie klasy technik dostępu: metodę z nakładaniem widma (overlay spectrum access), w której wykorzystuje się ogólnie znane metody separacji sygnałów w dziedzinach czasu,częstotliwości, struktury sygnałów, przestr[...]

Artykuł dotyczy tematyki związanej z efektywnością zakłóceń celowych i odpornością na nie sieci radiowych. W pracy przedstawiono problematykę zakłócania łączności oraz stanowisko laboratoryjne umożliwiające badania skuteczności zakłóceń odzewowych. Na przykładzie systemu radiostacji osobistych, zaprezentowano sposób automatyzacji, metodykę oraz rezultaty badań. W podsumowaniu wskazano kierunki dalszych prac i możliwości rozbudowy prezentowanego stanowiska. Abstract. This article concerns the issues related to efficiency of intentional jamming, of wireless networks, and their immunity against them. The work presents, the issue of communication jamming and laboratory test bed for response jamming effectiveness evaluation. The automation, methodology and example test results for personal radios are shown. In summary, directions for further work and possibilities of test bed development, are indicated. (Evaluation of response jamming effectiveness in mobile networks). Słowa kluczowe: radiokomunikacja, walka elektroniczna, zakłócanie odzewowe, emulator kanału radiowego. Keywords: radiocommunication, electronic warfare, response jamming, radio channel emulator. Wstęp W przypadku działań militarnych, istotnym zagadnieniem jest zapewnienie stabilnego i wiarygodnego łącza, które umożliwia utrzymanie komunikacji pomiędzy poszczególnymi węzłami. Wraz z rozwojem systemów radiokomunikacyjnych następuje także unowocześnianie i modyfikowanie metod mających na celu kontrolę łączności radiowej przeciwnika. Jednym z aspektów tej kontroli jest zakłócanie transmisji, które może zostać wykorzystane do ochrony przed improwizowanymi ładunkami wybuchowymi IED (ang. Improvised Explosive Device), wyzwalanymi drogą radiową. Idea zakłócania łączności polega na dostarczeniu odpowiedniej energii do odbiornika we właściwym czasie i miejscu. Współczynnik wymagany do efektywnego zakłócania oznaczany jako J/S (ang. Jamming to Signal ratio) określa stosunek mocy sy[...]

  W artykule przedstawiono własności wielokanałowego detektora energii dla potrzeb dynamicznego dostępu do widma w radiowych systemach kognitywnych. Podział obserwowanego pasma na wąskie kanały częstotliwościowe został zrealizowany w oparciu o algorytm WOLA, natomiast na wyjściu każdego z nich realizowana jest detekcja energii sygnałów. Opisane rozwiązanie zostało zaimplementowane na platformie radia programowalnego USRP. 1. WSTĘP Koncepcja radia kognitywnego [1] zakłada rozszerzenie funkcjonalności klasycznego urządzenia radiowego o zdolności mające na celu pozyskanie wiedzy o otaczającym je środowisku elektromagnetycznym oraz dobór optymalnych parametrów transmisji własnego sygnału. Takie rozwiązanie wychodzi naprzeciw obecnym problemom związanym z ograniczonym dostępem do medium transmisyjnego oraz jego efektywnym wykorzystaniem. Architekturą sprzętową, która spełnia wymagania stawiane radiom kognitywnym są platformy radia programowalnego SDR (ang. Software Defined Radio) [2], które umożliwiają elastyczną konfigurację parametrów wykorzystywanych waveformów. Jednym z najważniejszych elementów radia kognitywnego jest mechanizm detekcji transmisji sygnałów przez inne systemy w celu pozyskania świadomości o otaczającym środowisku elektromagnetycznym pod kątem poszukiwania wolnych zasobów radiowych. Powinien on wykazywać zdolność do wykrywania sygnałów o różnych parametrach w tym sygnałów wąskopasmowych oraz sygnałów o krótkim czasie transmisji. Ważne jest, aby opracowywane algorytmy do detekcji sygnałów charakteryzowały się wysoką skutecznością oraz niską złożonością obliczeniową i szybkim czasem reakcji. Istnieje szereg metod wykrywania sygnałów, gdzie do najbardziej popularnych można zaliczyć detektory energii, cyklostacjonarne, czy detektory wykorzystujące filtry dopasowane [3]. Zaletą detektorów energetycznych jest ich prostota implementacji oraz niska złożoność obliczeniowa, gdyż polega ona jedynie na obliczeniu e[...]