TECHNOLOGIA RADIA PROGRAMOWALNEGO W ZASTOSOWANIACH TRANSPORTOWYCH



Podobne dokumenty
TECHNOLOGIA RADIA PROGRAMOWALNEGO W ZASTOSOWANIACH WOJSKOWYCH

System nagłośnieniowy i dźwiękowy system ostrzegawczy Bosch Praesideo

Sieci komputerowe. Definicja. Elementy

Sieci komputerowe cel

Politechnika Warszawska Wydział Matematyki i Nauk Informacyjnych ul. Koszykowa 75, Warszawa

INFORMATOR TECHNICZNY GE FANUC. Rezerwacja w sterownikach programowalnych GE Fanuc. Standby Redundancy najprostszy system rezerwacji

Budowa systemów komputerowych

s FAQ: 13/PL Data: 29/01/2012

VLAN Ethernet. być konfigurowane w dowolnym systemie operacyjnym do ćwiczenia nr 6. Od ćwiczenia 7 należy pracować ć w systemie Linux.

(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/DE02/ (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

Elementy i funkcjonalno

Sieć komputerowa grupa komputerów lub innych urządzeo połączonych ze sobą w celu wymiany danych lub współdzielenia różnych zasobów, na przykład:

PRZEMYSŁOWY ODTWARZACZ PLIKÓW MP3 i WAV

DOTACJE NA INNOWACJE. Zapytanie ofertowe

HiTiN Sp. z o. o. Przekaźnik kontroli temperatury RTT 4/2 DTR Katowice, ul. Szopienicka 62 C tel/fax.: + 48 (32)

Moduł GSM generacja 1

INSTRUKCJA OBSŁUGI MC-2810 CYFROWY SYSTEM GŁOŚNIKOWY 5.1 KANAŁÓW DO KINA DOMOWEGO

Innowacyjna gospodarka elektroenergetyczna gminy Gierałtowice

O autorze... 9 Wprowadzenie... 11

Komuniukacja Komputer-Komputer

2.1 INFORMACJE OGÓLNE O SERII NX

Realizacja prac/projektów dyplomowych inżynierskich

Podsumowanie testu konsumenckiego Oferta uniwersalna PolsatNet Zasi g sieci LTE Dzia ania komunikacyjne

Zarządzanie projektami. wykład 1 dr inż. Agata Klaus-Rosińska

Realizacja projektów 8.3 PO IG na przykładzie Gminy Borzęcin Rafał Bakalarz

ZL11ARM. Uniwersalna płyta bazowa

ROZDZIAŁ 1 Instrukcja obsługi GRAND HAND VIEW III

Automatyka. Etymologicznie automatyka pochodzi od grec.

JĘZYK UML JAKO NARZĘDZIE MODELOWANIA PROCESU PROJEKTOWO-KONSTRUKCYJNEGO

Bazy danych. Andrzej Łachwa, UJ, /15

UNIWERSALNY PULPIT STEROWANIA

WERSJA ROZPROSZONA I ZINTEGROWANA

2. Przyk ad zadania do cz ci praktycznej egzaminu dla wybranych umiej tno ci z kwalifikacji E.20 Eksploatacja urz dze elektronicznych

Elementy cyfrowe i układy logiczne

Procedura działania Punktu Potwierdzającego Profile Zaufane epuap w Urzędzie Miejskim w Łabiszynie

Wyzwania bezpieczeństwa nowoczesnych platform nauczania zdalnego

OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA. wymagane minimalne parametry techniczne:

Procedura działania Punktu Potwierdzającego Profile Zaufane epuap w Urzędzie Miejskim w Barcinie

Elastyczne systemy wytwarzania

OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA DO ZAPYTANIA KE1/POIG 8.2/13

PX319. Driver LED 1x2A/48V INSTRUKCJA OBSŁUGI

System do kontroli i analizy wydawanych posiłków

OFERTA Nazwa Wykonawcy (wykonawców występujących wspólnie):... ADRES:... TEL.:... REGON:... NIP:... Adres do

Siemens IO-Link. Smart TIA integration of sensors and actuators

Implant ślimakowy wszczepiany jest w ślimak ucha wewnętrznego (przeczytaj artykuł Budowa ucha

Polityka prywatności strony internetowej wcrims.pl

Generalnie przeznaczony jest do obsługi systemów klimatyzacyjnych i chłodniczych.

Procedura działania Punktu Potwierdzającego Profile Zaufane epuap w Urzędzie Miejskim w Gdańsku

INSTRUKCJA OBSŁUGI WD2250A. WATOMIERZ 0.3W-2250W firmy MCP

Oprogramowanie klawiatury matrycowej i alfanumerycznego wyświetlacza LCD

IOT w systemach PON. Mikołaj Chmura Solution Manager m.chmura@vector.com.pl

INSTRUKCJA OBSŁUGI URZĄDZENIA: HC8201

Systemy mikroprocesorowe - projekt

System Informatyczny CELAB. Przygotowanie programu do pracy - Ewidencja Czasu Pracy

Śrubka zamykająca Uchwyt ścienny Przycisk kontrolny Lampka kontrolna

Złącza wysokoprądowe rodzaje i zastosowanie

Harmonogramowanie projektów Zarządzanie czasem

Przyłącza magistrali struktura sieciowa DDL DDL-X-Tool. Broszura katalogowa

ANALOGOWE UKŁADY SCALONE

24 portowy przełącznik sieciowy Asmax 100/10 Mb/s 24-Port 100/10Mbps Fast Ethernet Switch. Podręcznik użytkownika

Procedura działania Punktu Potwierdzającego. Profile Zaufane epuap. w Urzędzie Miejskim w Miłakowie

WZORU UŻYTKOWEGO EGZEMPLARZ ARCHIWALNY. d2)opis OCHRONNY. (19) PL (n) Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa, PL

Sekcja I: Instytucja zamawiająca/podmiot zamawiający

DTR.ZL APLISENS PRODUKCJA PRZETWORNIKÓW CIŚNIENIA I APARATURY POMIAROWEJ INSTRUKCJA OBSŁUGI (DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA)

Komunikacja w sieci Industrial Ethernet z wykorzystaniem Protokołu S7 oraz funkcji PUT/GET

Kategorie inwestycyjne poprowadzenia ruchu rowerowego

Zakład Certyfikacji Warszawa, ul. Kupiecka 4 Sekcja Ceramiki i Szkła ul. Postępu Warszawa PROGRAM CERTYFIKACJI

XChronos Rejestracja czasu pracy

Stan prac w zakresie wdrożenia systemów operacyjnych: NCTS2, AIS/INTRASTAT, AES, AIS/ICS i AIS/IMPORT. Departament Ceł, Ministerstwo Finansów

Przedsiębiorstwo WielobranŜowe GALKOR Sp. z o.o. ul. Ogrodowa Koronowo Tel:

Zobacz to na własne oczy. Przyszłość już tu jest dzięki rozwiązaniu Cisco TelePresence.

linkprog programator USB

Tester pilotów 315/433/868 MHz MHz

USTAWA. z dnia 26 czerwca 1974 r. Kodeks pracy. 1) (tekst jednolity)

OpenCom DECT & VoIP. Nowoczesność, mobilność, elastyczność Modułowy system telekomunikacyjny

Oprogramowanie FonTel służy do prezentacji nagranych rozmów oraz zarządzania rejestratorami ( zapoznaj się z rodziną rejestratorów FonTel ).

Spis zawartości Lp. Str. Zastosowanie Budowa wzmacniacza RS485 Dane techniczne Schemat elektryczny

DE-WZP JJ.3 Warszawa,

Lublin, Zapytanie ofertowe

MR - elektronika. Instrukcja obsługi. Mikroprocesorowa Stacyjka Cyfrowa OC-12N wersja podstawowa. MR-elektronika Warszawa 1998

STEROWNIKI NANO-PLC NA PRZYKŁADZIE STEROWNIKA LOGO!

INSTRUKCJA RUCHU I EKSPLOATACJI SIECI DYSTRYBUCYJNEJ

Uniwersalna architektura dla Laboratorium Wirtualnego. Grant badawczy KBN

Procedura działania Punktu Potwierdzającego Profile Zaufane epuap Urzędzie Gminy w Ułężu

W dobie postępującej digitalizacji zasobów oraz zwiększającej się liczby dostawców i wydawców

z dnia Rozdział 1 Przepisy ogólne

Zarządzanie sieciami SN Seria Easergy Wykrywanie uszkodzeń i zdalne sterowanie

EGZAMIN POTWIERDZAJ CY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2014 CZ PRAKTYCZNA

EGZAMIN POTWIERDZAJ CY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2014 CZ PRAKTYCZNA

KOMISJA WSPÓLNOT EUROPEJSKICH, uwzględniając Traktat ustanawiający Wspólnotę Europejską, ROZDZIAŁ 1

C5 - D4EB0FP0 - Informacje ogólne : Poduszki powietrzne INFORMACJE OGÓLNE : PODUSZKI POWIETRZNE

Obiektywy do kamer firmy Bosch

Wykład 2. Budowa komputera. W teorii i w praktyce

Procedura działania Punktu Potwierdzającego Profile Zaufane epuap w Urzędzie Gminy Wągrowiec

GENERALNY INSPEKTOR OCHRONY DANYCH OSOBOWYCH

OSZACOWANIE WARTOŚCI ZAMÓWIENIA z dnia roku Dz. U. z dnia 12 marca 2004 r. Nr 40 poz.356

Korzy ci wynikaj ce ze standaryzacji procesów w organizacjach publicznych a zarz dzanie jako ci

PRZEPISY KLASYFIKACJI I BUDOWY STATKÓW MORSKICH

Transkrypt:

PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ z. 95 Transport 2013 Andrzej Marczak Politechnika Gda ska, Katedra Systemów i Sieci Radiokomunikacyjnych TECHNOLOGIA RADIA PROGRAMOWALNEGO W ZASTOSOWANIACH TRANSPORTOWYCH R kopis dostarczono, kwiecie 2013 Streszczenie: Technologia radia programowalnego (ang. Software Defined Radio) jest nowoczesnym rozwi zaniem umo liwiaj cym realizacj urz dze pracuj cych w ró nego rodzaju systemach czno ci radiowej, w tym wykorzystywanych w transporcie. W pracy zosta y zaprezentowane zagadnienia dotycz ce koncepcji realizacji radia programowalnego. Opisano w sposób funkcjonalny platform sprz tow i programow takiego rozwi zania. Zaprezentowano równie budow przyk adowej platformy sprz towej do realizacji radia programowalnego. S owa kluczowe: SDR, Radio programowalne, JTRS 1. WST P Wraz z rozwojem systemów cyfrowej radiokomunikacji ruchomej istnieje potrzeba nieustannego opracowywania nowych rozwi za terminali ruchomych, które mog yby sprosta zapotrzebowaniu u ytkowników na nowe us ugi transmisji danych o du ych przep ywno ciach. Ponadto ró norodno standardów systemów czno ci radiowej w zastosowaniach transportowych, cz sto przy du ej mobilno ci ich u ytkowników, powoduje, e po dane jest opracowanie wielosystemowego terminala ruchomego, zdolnego do wspó pracy z systemami radiokomunikacyjnymi dzia aj cymi w ró nych standardach i zapewniaj cego bezpiecze stwo kryptograficzne transmisji. Sta o si to powodem podj cia prac nad koncepcj realizacji radia programowalnego (ang. SDR - Software Defined Radio), której celem jest zast pienie cz onów nadawczo odbiorczych, realizowanych sprz towo, w jednym standardzie, przez mo liwie uniwersalny hardware, w którym wyst puj cz ony wielkiej cz stotliwo ci nadajnika i odbiornika oraz szerokopasmowe przetworniki C/A i A/C i procesor sygna owy oraz inne uk ady programowalne [9, 10]. Wówczas funkcje nadawczo-odbiorcze mog by g ównie realizowane programowo przez procesor sygna owy [1, 8].

322 Andrzej Marczak 2. ARCHITEKTURA PROGRAMOWALNEGO TERMINALA Architektur programowalnego terminala ruchomego mo na ogólnie przedstawi jak na rys. 1, przy czym symbol komputera reprezentuje ród o i/lub obiekt przeznaczenia dowolnych sygna ów cyfrowych z pomini ciem sygna ów mowy [8]. Mikrofon Filtr dolno - przepustowy A/C C/A Wyj ciowy wzmacniacz mocy (w.cz.) oraz wyj ciowy filtr pasmowoprzepustowy Blok cyfrowego przetwarzania sygna ów Duplekser Antena Filtr dolno - przepustowy C/A A/C Niskoszumny wzmacniacz wej ciowy (w.cz.) oraz wej ciowy filtr pasmowoprzepustowy G o nik Rys. 1. Ogólna architektura programowalnego terminala ruchomego [8] Jak wida na rysunku, analogowy wzmacniacz mocy i filtr pasmowoprzepustowy w nadajniku poprzedza przetwornik C/A, do którego s dostarczane sygna y cyfrowe z bloku cyfrowego przetwarzania sygna ów, w którym s realizowane m. in. funkcje kodowania i modulacji, a niskoszumny wzmacniacz wej ciowy i filtr pasmowoprzepustowy w odbiorniku przekazuj analogowe sygna y odebrane poprzez przetwornik A/C do tego samego bloku cyfrowego przetwarzania sygna ów, m. in. w celu detekcji i dekodowania. Taka realizacja terminala programowalnego przy wspó czesnym poziomie rozwoju technologicznego jest na razie niewykonalna [9, 10]. Ograniczenia te wynikaj przede wszystkim z braku przetworników A/C i C/A o wymaganej szybko ci i dynamice przetwarzania oraz ograniczonej szybko ci przetwarzania dost pnych procesorów sygna owych. W tej sytuacji obiecuj ca wydaje si architektura, w której przetwarzanie A/C i C/A odbywa si w pa mie po redniej cz stotliwo ci, co zosta o przedstawione na rys. 2 [2]. Blok cyfrowego przetwarzania sygna ów w terminalu programowalnym powinien realizowa nast puj ce funkcje toru nadawczo-odbiorczego [9]: funkcje obs ugi interfejsu u ytkownika, kodowanie i dekodowanie ród owe, kodowanie i dekodowanie kana owe, szyfracj i deszyfracj, przeplot i rozplot bitowo-blokowy, cyfrow filtracj sygna u, modulacj i demodulacj, synchronizacj.

Technologia radia programowalnego w zastosowaniach transportowych 323 Interfejs u ytkownika Mikrofon Cz ony po redniej i niskiej cz stotliwo ci Filtr dolnoprzepustowy A/C C/A Cz ony wysokiej cz stotliwo ci Mieszacz Wyj ciowy wzmacniacz mocy oraz wyj ciowy filtr pasmowoprzepustowy Antena Blok cyfrowego przetwarzania sygna ów Uk ad syntezy cz stotliwo ci no nej Duplekser Filtr dolnoprzepustowy C/A A/C Niskoszumny wzmacniacz wej ciowy oraz wej ciowy filtr pasmowoprzepustowy G o nik Mieszacz Rys. 2. Architektura terminala programowalnego z przetwarzaniem A/C i C/A w cz onie po redniej cz stotliwo ci [2] W przypadku zastosowania w interfejsie radiowym bezpo redniego rozpraszania widma blok cyfrowego przetwarzania sygna ów powinien dodatkowo realizowa nast puj ce funkcje: ortogonalizacj i deortogonalizacj sygna ów, rozpraszanie i skupianie widma sygna ów, dynamiczne sterowanie moc sygna ów wyj ciowych, odbiór wielodrogowy i wspólny sygna ów wielu u ytkowników (ang. multi-user detection). 3. ARCHITEKTURA OPROGRAMOWANIA Na tle ogólnej architektury programowalnego terminala ruchomego wydaje si celowe wydzielenie bardziej szczegó owej architektury oprogramowania takiego terminala. Niestety do tej pory nie jest znana adna architektura takiego oprogramowania dla zastosowa cywilnych. Istnieje natomiast architektura oprogramowania terminala ruchomego dla zastosowa wojskowych. Nazywa si ona programow architektur komunikacyjn SCA (ang. Software Communication Architecture) [6] i zosta a przygotowana oraz opublikowana przez biuro JPO (ang. Joint Program Office) armii Stanów Zjednoczonych w ramach prac nad wspólnym taktycznym systemem radiowym JTRS (ang. Joint Tactical Radio System). Biuro JPO zosta o bowiem powo ane w celu koordynowania prac nad rozwojem przysz ych wojskowych systemów telekomunikacyjnych, z uwagi na post p technologiczny, który mia miejsce w ostatnich latach. Rozwój tych systemów ma na celu popraw wspó pracy ró nych nowoczesnych systemów czno ci oraz redukcj kosztów ich modernizacji i rozwoju. Do podstawowych celów programu JTRS nale y zwi kszenie elastyczno ci i poprawy wspó dzia ania systemów projektowanych przez ró nych producentów oraz redukcja pó niejszych kosztów utrzymania posiadanych rozwi za. Dlatego architektura SCA ma zapewnia przeno no aplikacji pomi dzy implementacjami SCA ró nych producentów oraz umo liwia redukcj kosztów i czasu

324 Andrzej Marczak projektowania systemów poprzez mo liwo ci wielokrotnego wykorzystania zaprojektowanych wcze niej modu ów oprogramowania, a tak e u atwia pó niejsze, ewolucyjne zmiany struktury oprogramowania [4, 6]. Architektura SCA jest z za o enia opracowana w celu zaspokojenia wymaga oczekiwanych w odniesieniu do aplikacji wojskowych, jednak oczekuje si, e architektura ta zostanie tak e uznana za standard komercyjny i b dzie równie wykorzystywana w cywilnych systemach radia programowalnego. Powodem tego jest fakt, e liczne, wiod ce w wiecie firmy zosta y zaproszone do wspólnego opracowania standardu architektury SCA, który nie jest specyfikacj systemu, ale jest zbiorem zasad i regu wytyczaj cych projektowanie systemu w celu osi gni cia podanych wy ej celów. Dokumentacja SCA zawiera wi c podstawow specyfikacj architektury oprogramowania, suplement dotycz cy bezpiecze stwa, zasady tworzenia interfejsów aplikacji API (ang. Application Program Interface) oraz dokumenty uzasadniaj ce [6]. Struktura oprogramowania SCA definiuje rodowisko programowe i specyfikuje us ugi i interfejsy, których u ywaj aplikacje. rodowisko programowe sk ada si przy tym z: systemu operacyjnego czasu rzeczywistego, struktury rdzeniowej (ang. Core Framework) oraz oprogramowania po rednicz cego CORBA (ang. Common Object Request Broker Architecture) [3, 6], które s u y do komunikacji obiektów rozproszonych. Podstawowym celem oprogramowania CORBA jest umo liwienie komunikacji mi dzy odleg ymi i niekompatybilnymi systemami, pracuj cymi na ró nych platformach sprz towych i programowych. Architektura oprogramowania CORBA pozwala upro ci proces tworzenia aplikacji rozproszonych w Internecie oraz w sieciach korzystaj cych z wielu ró nych protoko ów [5]. CORBA wykonuje funkcje realizuj ce po czenia mi dzy obiektami dostarczaj cymi us ugi, a obiektami korzystaj cymi z tych e us ug. Elastyczno tej technologii umo liwia stosowanie dowolnych protoko ów komunikacyjnych, korzystanie z dowolnej platformy systemowej oraz pos ugiwanie si praktycznie ka dym j zykiem programowania [6]. rodowisko programowe narzuca ograniczenia projektowe na aplikacje dla zapewnienia wi kszej przeno no ci z platform programowych zgodnych z architektur SCA do innych platform. Polegaj one na wykorzystaniu specyficznych interfejsów pomi dzy struktur szkieletow i aplikacjami oraz ograniczeniu wykorzystania systemu operacyjnego. Architektura SCA okre la ponadto modu y funkcjonalne zdefiniowane w suplemencie API. Definiuj one interfejsy programowe pomi dzy ró nymi zbiorami funkcji okre laj cymi aplikacje. Takie modu y u atwiaj wielokrotne wykorzystywanie tych zbiorów funkcji i sprzyjaj elastyczno ci projektowania [6]. Struktura szkieletowa architektury jest koncepcj wyznaczaj c rdze z o ony z otwartych, programowych interfejsów i profili, które realizuj operacje rozmieszczenia, zarz dzania i komunikacji pomi dzy zbiorami funkcji, wyznaczaj cych aplikacje w systemie czno ci opartym na przetwarzaniu rozproszonym. Ponadto cz interfejsów mo e by wykorzystana przez aplikacje nienale ce do struktury szkieletowej oraz przez producentów sprz tu. Struktura szkieletowa tworzy wi c baz danych na podstawie zbioru profili znanych jako domena profili (ang. Domain Profile) i dostarcza j do u ytkowania w systemie [6]. Nowo ci w tym rozwi zaniu jest u ycie koncepcji zorientowanej obiektowo, równie w opisie struktury sprz towej. Koncepcja ta, wykorzystywana dotychczas w projektowaniu oprogramowania, zosta a zastosowana do zdefiniowania bloków sprz towych

Technologia radia programowalnego w zastosowaniach transportowych 325 realizowanego systemu. Pierwotnym celem takiego podej cia do struktury sprz towej by a potrzeba wszechstronnego okre lenia i opisania interfejsów i atrybutów poszczególnych sprz towych elementów systemu. Zgodnie z tymi opisami, producenci sprz tu mog dostarcza dodatkowe modu y, a projektanci oprogramowania mog identyfikowa modu y sprz towe o konkretnych w a ciwo ciach dla okre lonych aplikacji [6]. modemowe niezgodne z oprogramowaniem CORBA Oprogamowanie bezpiecze stwa niezgodne z CORBA I/O niezgodne z CORBA Blok w.cz. modemowe Adapter modemowy sieci i cza logicznego Adapter bezpiecze stwa bezpiecze stwa Adapter bezpiecze stwa sieci i cza logicznego Adapter I/O I/O MAC API API sieci i cza logicznego API bezpiecze stwa API sieci i cza logicznego I/O API Interfejsy struktury szkieletowej (logiczna magistrala programowa) Warstwa us ug rodowiska CORBA Warstwa us ug struktury szkieletowej Warstwa us ug rodowiska CORBA Warstwa us ug struktury szkieletowej Warstwa systemu operacyjnego Warstwa sieci i us ug interfejsów szeregowych Warstwa magistrali Warstwa systemu operacyjnego Warstwa sieci i us ug interfejsów szeregowych Warstwa magistrali Sprz towa magistrala cz ci radiowej Sprz towa magistrala I/O Oznaczenia API - Application Program Interface MAC - Medium Access Control I/O - Input/Output Rys. 3. Architektura oprogramowania terminala ruchomego w technologii SDR [6] Architektura SCA definiuje cz programow i sprz tow na ró nych poziomach hierarchii i precyzuje szerokie mo liwo ci wielokrotnego wykorzystania i przeno no ci oprogramowania. Cz programowa opiera si na modelowaniu obiektowym g ównie w strukturze szkieletowej jako integralnej cz ci rodowiska operacyjnego. Ograniczenia projektanta oprogramowania nak adane przez architektur wynikaj z u ycia interfejsów i struktury oprogramowania, a nie ze sposobu implementacji realizowanych funkcji. Dzi ki temu innowacyjny projekt, lub jego cz, mo e by wielokrotnie wykorzystany w ró nych implementacjach. Taka architektura wyznacza zasady funkcjonowania systemu otwartego. Specyficzne wymagania implementacyjne mog rozszerza ten zbiór zasad, zwi kszaj c mo liwo ci wielokrotnego wykorzystania pewnych cz ci oprogramowania wewn trz i pomi dzy domenami. Interfejsy i zasady, które definiuj zgodno z architektur SCA, s integraln cz ci specyfikacji. Wybrano je w celu zwi kszenia mo liwo ci przenoszenia, wspó pracy i konfiguracji oprogramowania oraz sprz tu, pozwalaj c nabywcy na elastyczne adresowanie wymaga i ogranicze domeny [6]. Do graficznej reprezentacji interfejsów, uk adów, u ytych przypadków i diagramów wspó pracy architektury SCA jest wykorzystywany zunifikowany j zyk modelowania

326 Andrzej Marczak UML (ang. Unified Modelling Language), okre lony przez zespó OMG (ang. Object Management Group). Do definiowania interfejsów SCA jest u ywany j zyk definicji interfejsu IDL (ang. Interface Definition Language), równie okre lony przez OMG. Jest to niezale ny j zyk programowania i mo e by kompilowany np. w j zykach C++ i Java. Oprócz tego wykorzystuje si równie j zyk XML (ang. Extensible Markup Language). Zastosowano go w profilu domen do identyfikacji w a ciwo ci oraz lokalizacji urz dze i komponentów oprogramowania. Architektur oprogramowania terminala ruchomego przedstawia rys. 3 [6]. Do g ównych korzy ci tej architektury nale y wykorzystanie komercyjnych protoko ów, oddzielenie aplikacji szkieletowych od innych aplikacji poprzez wiele warstw otwartej, komercyjnej infrastruktury programowej oraz wykorzystanie architektury CORBA w celu zapewnienia mo liwo ci wielokrotnego wykorzystania, skalowalno ci i przenoszenia aplikacji. Jak wida na rys. 3 architektura oprogramowania ma struktur warstwow [2, 6]. Najni sz warstw w strukturze oprogramowania jest warstwa magistrali. Architektura programowa jest zdolna funkcjonowa w oparciu o ró ne komercyjne architektury magistrali. rodowisko operacyjne obs uguje bowiem mechanizm transportowy, który mo e zawiera mechanizmy detekcji i korekcji b dów na poziomie obs ugi magistrali. Przyk adowymi magistralami mo liwymi do zastosowania s magistrale: PCI, CompactPCI, Firewire i Ethernet. rodowisko operacyjne nie wyklucza wykorzystania innych magistrali [6]. Kolejn warstw jest warstwa sieci i us ug interfejsów szeregowych. Architektura programowa wykorzystuje równie komercyjne programy do obs ugi wielu interfejsów szeregowych i sieciowych. Mo liwymi interfejsami sieciowymi i szeregowymi zastosowanymi w architekturze SCA mog by : RS-232, RS-422, RS-423, RS-485, Ethernet i IEEE 802.x [6]. W dalszym ci gu zostan przedstawione pozosta e warstwy oprogramowania. Warstwa systemu operacyjnego. Architektura programowa zawiera wbudowane funkcje systemu operacyjnego czasu rzeczywistego w celu zapewnienia wielow tkowej obs ugi aplikacji. Architektura ta wymaga standardowego interfejsu systemu operacyjnego dla us ug systemowych w celu u atwienia przenoszenia aplikacji. Przewiduje wykorzystanie systemu operacyjnego POSIX (ang. Portable Operating System Interface) [2, 6], który jest akceptowanym standardem przemys owym. System operacyjny POSIX i jego rozszerzenia czasu rzeczywistego s kompatybilne z wymaganiami obs ugi architektury CORBA [2, 6]. Warstwa struktury szkieletowej. Warstwa struktury szkieletowej sk ada si z bazowych interfejsów aplikacji, które mog by wykorzystane przez wszystkie aplikacje. Zawiera te szkieletowe interfejsy steruj ce, które zapewniaj sterowanie w systemie. Ponadto zawiera interfejsy us ug szkieletowych, które obs uguj zarówno aplikacje struktury szkieletowej jak i pozosta e aplikacje. Sk adnikiem warstwy struktury szkieletowej jest równie domena profili, która opisuje w asno ci urz dze i oprogramowania w systemie [6]. CORBA. CORBA jest struktur wieloplatformow, która mo e by wykorzystana do standardowych operacji typu klient/serwer, gdy u ywamy przetwarzania rozproszonego [6].

Technologia radia programowalnego w zastosowaniach transportowych 327 Warstwa aplikacji. Aplikacje wykonuj funkcje komunikacji z u ytkownikiem i zawieraj przetwarzanie sygna ów na poziomach warstw modemu, cza oraz sieci. Realizuj równie mi dzysieciowy dobór drogi i zewn trzny dost p I/O. Aplikacje korzystaj z interfejsów i us ug struktury szkieletowej. Bezpo redni dost p aplikacji do systemu operacyjnego jest ograniczony przez us ugi opisane w specyfikacji profilu POSIX. Funkcje sieciowe, które mog by implementowane poni ej warstwy aplikacji, takie jak komercyjna warstwa IP, nie s ograniczone profilem POSIX, je li s umieszczone w przestrzeni j dra systemu operacyjnego [6]. Adaptery. Adaptery s urz dzeniami i zasobami programowymi wykorzystywanymi do obs ugi sk adników struktury oprogramowania niezgodnych z oprogramowaniem CORBA. Adaptery s u ywane do realizacji translacji informacji pomi dzy zasobami programowymi lub sprz towymi zgodnymi ze standardem CORBA i zasobami nie pracuj cymi wed ug tego standardu [6]. 4. PRZYK AD PLATFORMY SPRZ TOWEJ DO REALIZACJI RADIA PROGRAMOWALNEGO Przyk adem platformy sprz towej do realizacji radia programowalnego jest Small Form Factor SDR firmy Lyrtech RD [7]. Sk ada si ona z trzech g ównych bloków, zrealizowanych na trzech po czonych ze sob p ytkach drukowanych. Blokami tymi s : Modu radiowy (RF), Modu konwersji danych oraz Modu cyfrowego przetwarzania. Modu radiowy zosta wyposa ony w dwie anteny, dzi ki którym mo na nadawa i odbiera sygna radiowy. Widok ca ego urz dzenia przedstawia rys. 4. Platforma jest urz dzeniem o niewielkich rozmiarach zawieraj cym wszystkie komponenty sprz towe niezb dne od realizacji urz dzenia nadawczo-odbiorczego w technologii radia programowalnego. Rys. 4. Widok przyk adowej platformy sprz towej radia programowalnego [7]

328 Andrzej Marczak Rys. 5. Schemat blokowy przyk adowej platformy sprz towej radia programowalnego [7] Schemat blokowy platformy sprz towej zosta przedstawiony na rys. 5. Modu cyfrowego przetwarzania sygna ów (ang. Digital processing module) sk ada si z dwóch g ównych elementów: matrycy FPGA Virtex-4 firmy Xilinx i procesora TMS320DM6446 SoC firmy Texas Instruments. Procesor ten zawiera w jednej obudowie uk adu scalonego procesor sygna owy DSP (ang. Digital Signal Processor) i procesor ogólnego przeznaczenia GPP (ang. General Purpose Processor). Procesor mo e korzysta z pami ci SDRAM DDR2 o pojemno ci 128 MB i pami ci flash o pojemno ci 1 GB. Modu cyfrowego przetwarzania zawiera równie interfejsy: RS232, USB i Ethernet. Zawiera równie kodek stereo, dzi ki któremu mo liwe jest pod czenie s uchawek, mikrofonu i zewn trznego ród a d wi ku. Poza tym zawiera równie przyciski, których funkcje mo na programowa oraz diody LED informuj ce o stanie pracy elementów modu u. Modu konwersji danych b d cy drugim modu em platformy sprz towej po czony jest z modu em cyfrowego przetwarzania specjalnym z czem (ang. Data conversion module expansion connector). Modu ten zawiera matryc FPGA Virtex-4, dwukana owy 16- bitowy przetwornik cyfrowo-analogowy DAC5687, dwa 14-bitowe przetworniki analogowo-cyfrowe ADC5500 oraz wzmacniacze o programowanej warto ci wzmocnienia. Modu radiowy w wersji low-band mo e pracowa w pa mie 200 MHz- 1 GHz z szeroko ci kana u 5 MHz lub 20 MHz. Wersja high-band modu u radiowego

Technologia radia programowalnego w zastosowaniach transportowych 329 mo e pracowa z takimi samymi szeroko ciami kana u w pa mie 1.6-2.2 GHz. Szeroko kana u i cz stotliwo ci zarówno dla kierunku nadawania jak i odbioru mog by zmieniane w sposób programowy. Obie wersje modu ów radiowych zawieraj bloki up-konwerterów przenosz cych sygna z po redniej cz stotliwo ci (30 MHz) na w a ciw cz stotliwo radiow, bloki down-konwerterów realizuj cych operacj odwrotn oraz odpowiednie filtry. Przedstawiona platforma sprz towa umo liwia uruchamianie i testowanie oprogramowania realizuj cego nadajnik i odbiornik w technologii radia programowalnego. napisane i skompilowane na komputerze klasy PC mo e by wprowadzone do procesora i matrycy FPGA poprzez interfejs sieci Ethernet i uruchomione na sprz cie realizuj c nadajnik i odbiornik dla danego systemu czno ci radiowej. Mo liwa jest programowa implementacja ca ego toru nadawczo-odbiorczego z operacjami modulacji/demodulacji, kodowania/dekodowania kana owego i ród owego, szyfracji/deszyfracji. Dzi ki du ej szeroko ci kana u (5 MHz lub 20 MHz) oraz du ej mocy obliczeniowej mo liwa jest realizacja interfejsów radiowych DS-CDMA, FH- CDMA i OFDM stosowanych w nowoczesnych systemach czno ci radiowej. 5. PODSUMOWANIE Technologia radia programowalnego umo liwia szybk zmian w a ciwo ci sprz tu i dostosowanie go do aktualnych zastosowa. Szeroki zakres wykorzystywanych rozwi za systemowych w zastosowaniach transportowych powodowa konieczno stosowania du ej liczby ró norodnego sprz tu umo liwiaj cego czno radiow. Technologia SDR umo liwia wykorzystanie tego samego sprz tu, z odpowiednim oprogramowaniem, w ró nych, cz sto odmiennych zastosowaniach. Dodatkowo mo liwo atwego, programowego upgrade u w a ciwo ci sprz tu pozwala d u ej wykorzystywa urz dzenia. Programowa architektura oprogramowania (SCA), opisana w referacie, wykorzystuj c sprawdzone i uniwersalne rozwi zania, umo liwia atw przeno no oprogramowania, które mo e by instalowane i uruchamiane na sprz cie zgodnym z t architektur, wyprodukowanym przez dowolnego producenta. Opis platformy SFF SDR pozwala pozna budow sprz tu, na którym mo na realizowa urz dze w technologii SDR. testowane i uruchomione na takiej platformie, w zaprezentowanej w referacie wersji laboratoryjnej, mo e by przeniesione i uruchomione na podobnym urz dzeniu w wykonanym w wersji komercyjnej, odpornej na warunki atmosferyczne i mo liwej do zamontowania np. w pojazdach. Bibliografia 1. Harada H., Prasad R., Simulation and Software Radio for Mobile Communication. Artech House London 2002. 2. Marczak A., Katulski R. J., Stefa ski J., Technika radia programowalnego. Przegl d Telekomunikacyjny, Nr 10/2004.

330 Andrzej Marczak 3. Mitola III J., Software Radio Architecture Evolution: Foundations Technology Tradeoffs, and Architecture Implications. IEICE Trans. Commun. June 2000. 4. Mitola III J., Software Radio Architecture. Wiley & Sons 2000. 5. Sawerwain M., CORBA Programowanie w praktyce. Wydawnictwo MIKOM, 2002. 6. SCA V3.0, Software Communications Architecture Specification, Joint Tactical Radio System (JTRS) Joint Program Office, August 2004. 7. Small Form Factor SDR Evaluation Module/ Development Platform User s Guide, Lyrtech 2010. 8. Stefa ski J., Gajewski S., Marczak A., Radio rekonfigurowalne programowo w systemie UMTS. Elektronik nr 11/2001. 9. Weso owski K., Koncepcja Software Radio i jej znaczenie dla rozwoju radiokomunikacji ruchomej. Mat. Konf. Krajowej Konferencji Radiodyfuzji i Radiokomunikacji KKRR'1998, Pozna 1998 10. Weso owski K., Krenz R., Software Radio Technologia przysz ych systemów radiokomunikacji ruchomej, Mat. konf. Krajowej Konferencji Radiokomunikacji Radiofonii i Telewizji KKRRiT 2000, Pozna 2000. SOFTWARE DEFINED RADIO TECHNOLOGY IN TRANSPORT APPLICATIONS Summary: Software Defined Radio (SDR) is a modern solution for the implementation of devices in various types of radio systems, including for transport. The paper presents issues concerning the implementation of the concept of the SDR. Describes the software and hardware platform of such a solution. The paper presents the construction of the hardware platform for the implementation of a programmable radio. Keywords: SDR, Software Defined Radio, JTRS