Itseoppivan radiojärjestelmän simulointijärjestelmän kehitys, CWC:n osahanke. DI Juho Markkula

Transkriptio

1 Itseoppivan radiojärjestelmän simulointijärjestelmän kehitys, CWC:n osahanke DI Juho Markkula

2 Johdanto Tutkimuksen tavoite Kehittää itseoppivan radiojärjestelmän simulaattori Tutkia signaalin havaitsemistehokkuutta eri tapauksissa Miten kaukaa radiolähetintä käyttävä tarkkailija havaitaan Esityksen sisältö LAD-spektrinestimoinnin menetelmä LAD-spektrinestimoinnin simulaatiotuloksia OPNET-verkkosimulointiskenaario OPNET-verkkosimulointituloksia Yhteenveto

3 LAD-spektrinestimoinnin menetelmä Ilmaisumenetelminä käytettiin kahta kynnystä käyttävää havaitsemismenetelmää (LAD) sekä sen vierekkäisiä klustereita vertailevaa versiota (LAD ACC) Menetelmiä käytettiin taajuustasossa LAD ja LAD ACC mittaavat energiaa Ilmaistavan signaalin modulaatiolla tms. ei ole merkitystä Mitään etukäteistietoja signaalista, kohinatasosta tms. ei tarvita Kompleksisuus FFT:n luokkaa, Nlog 2 N Signaalin kaistanleveys energia Ylempi kynnys Alempi kynnys taajuusnäytteet

4 LAD-spektrinestimoinnin simulaatiotuloksia OPNET-verkkosimulaattoriin valitut ilmaisutodennäköisyys Pd vs. signaalin SNR tulokset Referenssitapauksessa läsnä ovat vain signaali ja kohina Monitie-edenneiden komponenttien (MP) tapauksessa viiveet ovat aikanäytteitä ja tehot kertaa laukaisusignaalin teho Häiritsevän BPSK-signaalin teho on 1 db ja kaistanleveys 3 % etsintäkaistasta

5 OPNET-verkkosimulointiskenaario Tarkkailija n = 4 Ajoneuvo 3 Este m n = 2 Ajoneuvo 2 Ajoneuvo 1 Tarkkailupiste Saattueen nopeus 3 km/h 5 m Kun saattueen etäisyys 15 m tarkkailupisteeseen Tarkkailija aloittaa signaalin lähettämisen (kesto noin 1 etsintäaikakehys,lähetysväli noin 5s, n = etenemisvaimennuksen potenssi)

6 Kanavanlaatu simulointituloksia 1 1 LAD ACC (5W), häiritsevä BPSK-signaali LAD ACC (5µW) Signaalin havaitseminen (%) 1 LAD ACC (5W), häiritsevä BPSK-signaali LAD ACC (5µW) LAD ACC (5µW), 2 monitiekomponenttiä LAD ACC (5µW), häiritsevä BPSK-signaali Ensimmäisen havaitsemisen jakauma (%) 1 LAD ACC (5µW), 2 monitiekomponenttiä LAD ACC (5µW), häiritsevä BPSK-signaali Käytetään spektrinestimointituloksia eri tapauksissa: Vain signaali (referenssitapaus) Häiritsevä BPSK-signaali on läsnä (1 db, 3 % etsintäkaistasta) Signaali on monitie-edennyt (2 monitiekomponenttiä) Tulevissa simuloinneissa käytetään spektrinestimoinnin tuloksia, joissa häiritsevä BPSK-signaali

7 Prioriteetti simulointituloksia 1 LAD ACC (5 W), prioriteetti LAD ACC (5 µw), prioriteetti 1 LAD ACC (5 W), prioriteetti Signaalin havaitseminen (%) 1 LAD ACC (5 W), ei prioriteettiä LAD ACC (5 µw), ei prioriteettiä Ensimmäisen havaitsemisen jakauma (%) 1 LAD ACC (5 µw), prioriteetti LAD ACC (5 W), ei prioriteettiä LAD ACC (5 µw), ei prioriteettiä Etsintäaikakehys aika Signaalin kesto 1 (signaali) (signaali) Etsintäkaista Etsintäkaistan priorisointi

8 Diversiteetti simulointituloksia 1 LAD ACC (5 W), diversiteetti LAD ACC (5 µw), diversiteetti 1 LAD ACC (5 W), diversiteetti Signaalin havaitseminen (%) 1 LAD ACC (5 W), ei diversiteettiä LAD ACC (5 µw), ei diversiteettiä Ensimmäisen havaitsemisen jakauma (%) 1 LAD ACC (5 µw), diversiteetti LAD ACC (5 W), ei diversiteettiä LAD ACC (5 µw), ei diversiteettiä Etsintäaikakehys Ajoneuvo k-1 k Ajoneuvo k-1 k Ajoneuvo k-1 k

9 Tarkkailijan lähetysteho simulointituloksia 1 LAD ACC (1 µw) LAD ACC (11 µw) 1 LAD ACC (1 µw) Signaalin havaitseminen (%) 1 LAD ACC (1 µw) LAD ACC (5 µw) Ensimmäisen havaitsemisen jakauma (%) 1 LAD ACC (11 µw) LAD ACC (1 µw) LAD ACC (5 µw) Käytetty signaalin lähetysteho on 5-1 µw 5 µw, 1 % havaitseminen kun 1167 m tarkkailupisteeseen 1 µw, 1 % havaitseminen kun 1417 m tarkkailupisteeseen 11 µw, 1 % havaitseminen kun 1417 m tarkkailupisteeseen 1 µw, 1 % havaitseminen kun 15 m tarkkailupisteeseen

10 Yhteenveto Spektrinestimoinnin simulointitulokset LAD-menetelmä on tehokas tuntemattomien signaalien havaitsemisessa Verkkosimulointien tulokset Saattueen verkostoitunut toiminta yhdistettynä LAD menetelmään Jopa hyvin matalatehoinen signaali havaitaan tehokkaasti Etsintäaikavälin priorisoinnista on merkittävää hyötyä Mikäli signaalin kesto on lyhyempi kuin etsintäkaistan havainnointiaika Saattueen ajoneuvojen diversiteetistä on merkittävää hyötyä Mikäli kanavan laatu on vaihteleva Itseoppiva radiojärjestelmä Voidaan käyttää monentyyppisen radioliikenteen tunnistamiseen