インプット/しゅつりょく

直流電圧入力

12

V

電力消費量

45

W

変換モジュールパラメータ

ADCサンプリングレート(最大値)

200

MS/s

ADC解像度

14

bits

DACサンプリングレート

800

MS/s

DAC解像度

16

bits

ホストとの最大レート(16b)

200

MS/s

ローカル精度

2.5

ppm

ロック解除GPSDOせいど

20

ppb

1

JTAG

USB-B

FPGAデバッグインタフェース

2

RF A

SMA

無線周波数信号送受信

3

RF B

SMA

無線周波数信号送受信

4

AUX I/O

D-SUB

12bit GPIO

5

1G/10G ETH

SFP+

イーサネットまたはAuroraデータ＃データ＃

6

REF OUT

全通型無線電磁環境シミュレータプラットフォーム技術方案

1．背景と意義

未来の近代化対抗の中で、電子対抗、特に通信とレーダーの電子対抗能力は、戦略攻防に重要な役割を果たすだろう。戦場電磁環境シミュレータを構築することは、将来の電子対抗能力を高める上で重要な意義があり、具体的には、以下の3つの方面を含む：

図1 戦場の複雑な電磁環境の概略図

1）電磁環境感知学習のためのキーテクノロジーアルゴリズム研究のためのパフォーマンス評価と迅速な検証プラットフォーム

複雑な電磁環境における通信または作戦装置は、環境知覚によりスペクトル状態情報を取得し、現在のスペクトル利用状態スペクトルを統合し、学習推論により、チャネル特徴と干渉特徴などの情報を抽出する必要がある。近年、深度ニューラルネットワークなどを利用した機械学習方法はスペクトル感知、感知電磁環境情報を抽出する重要な手段となっている。しかし、さまざまな真の複雑な環境に向けて、重要な技術アルゴリズムの有効性と信頼性を迅速に検証するには、現在有効な手段はありません。この目的をめぐって、戦場電磁環境シミュレータを構築し、複雑なシーンのリアルタイム無線チャネルシミュレーションを提供し、電磁環境感知学習の重要な技術アルゴリズムの研究に性能評価と迅速な検証プラットフォームを提供する予定である。

2） 戦場環境における自己組織化通信技術の研究に向けた検証と評価プラットフォームの提供

にある複雑な電磁環境において、電磁環境に基づくリアルタイム環境適応/自己組織通信は、電子偵察、作戦協調などの局所的な通信目標のために保障を提供し、情報権の獲得に重要な意義を持つ。複雑な環境向けの現在の自己組織化/適応通信技術は自己組織化リンク確立、周波数選択、リンク適応、耐干渉通信などの目標を中心に展開されるが、その検証手段はコンピュータシミュレーションまたは理想的な環境を主とする。戦場電磁環境シミュレータを構築し、自己組織通信技術の研究に戦場に向けた複雑な電磁シミュレーション環境を提供し、より効果的な技術検証と評価を行うことができる。

3）実際の戦場環境の電子対抗に模擬演習プラットフォームを提供する

複雑な対抗環境に適応するためには、軍事通信には環境状態を感知し、対抗戦略を学習し、通信パラメータを再構築するなどの機能が必要である。多兵種合同作戦を例にとると、空軍の航空機、海軍の艦艇と海島、ロケット軍のミサイルなど各作戦プラットフォーム要素との間には、無線伝送によるテキスト、音声、画像、ビデオなどの各種情報のやり取りが必要であり、同時に敵の妨害、攻撃、盗聴などの厳しい脅威に直面している。環境知覚を通じてスペクトル状態情報を取得し、学習推論を通じて敵の干渉などの特徴と法則を得、知覚と学習の結果を結合することによって通信パラメータをインテリジェントに再構築し、器用な干渉回避、積極的な積極的な防御、適応的で安定した通信を実現する。戦場電磁環境シミュレータを構築し、電子対抗のために模擬演習プラットフォームを提供することができる。

2． 主なタスクと機能

2.1 主なタスク

戦場電磁環境シミュレータ、複数の無線機器を接続し、提供64戦場の複雑な無線チャネル環境のリアルタイムシミュレーションを提供する送受信チャネル、その主要なタスクと機能2を参照してください。具体的には、可視化電磁環境構成部、無線周波数、アナログ数/デジタルアナログ変換部、全接続デジタルベースバンドチャネル部。

2.2 無線周波数及びモジュール/ディジタルモード変換部

無線周波数及びモジュール/デジタルモード変換部は無線周波数部と全接続デジタルベースバンドチャネルを接続し、可視化電磁環境配置と表示インタフェースを通じて基本的な構成を行う。シミュレータの入力端子では、無線装置から無線周波数信号を受信し、ダウンコンバートとアナログデジタル変換を経て、デジタル中間周波数処理を経てデジタルベースバンド信号を得て、全接続デジタルベースバンドチャネル部に入力する。全接続デジタルベースバンドチャネル部分のデジタルベースバンド信号を経て、デジタル中間周波数処理、デジタルアナログ変換とアップコンバートを経て、無線周波数信号を出力し、無線装置に送信する。

2.3 全接続ディジタルチャネル部

可視化された電磁環境構成と表示インタフェースの構成パラメータに基づいて、多入力多出力全接続デジタルチャネルシミュレーション、すなわち各入力信号が独立または関連するチャネルを経て各出力ポートに到達することを実現する。各入出力チャネルは、独立して構成され、マルチパスフェージング、伝搬遅延、ドップラー周波数オフセットなどのチャネル特性を実現することができる。

2.4 可視化電磁環境構成と表示インタフェース部分

このセクションには、次の機能があります。

1) 無線装置の接続の個数、シミュレータ動作周波数点、動作帯域幅、無線装置ごとの占有するチャネル数などの情報を配置する。

2) チャネル環境構成を可視化し、無線チャネルシーンを構成し、各ユーザの位置情報、運動情報のリアルタイム表示を含み、これらの情報に基づいてマルチパスチャネル係数をリアルタイムに生成し、全接続デジタルチャネル部に送信する。

3) すべてのチャネルと所与の受信チャネルのリアルタイムスペクトルを表示します。

3． システムハードウェア構成と説明

3.1 デバイス構成の概要

全通型無線電磁環境シミュレータプラットフォームのハードウェア構成図3次のように表示されます。

無線周波数及びモジュール/デジタルモード変換部は、USRP X310+ UBXサブプレート組成。ユーザ無線周波数デバイスにアクセスし、実装するために使用されるA/D、D/A変換、デジタルアップダウンコンバート、およびデータストリームネットワーク部分との通信。

全接続デジタルチャネル部は、4つの高速デジタル信号処理ユニットから構成されている。装置はベースバンドデータの伝送とチャネルシミュレーションの行列演算を実現する。無線周波数信号処理部とのデータ相互作用やFPGA間のデータ対話。

可視化された電磁環境の構成と表示インタフェース部分は、1台の高性能X86ダブルCPUサーバー構成。本システムの各部の監視、戦場シーンパラメータの伝送などの内容を実現する。

クロック分配ネットワークはクロック分配器からなる。生成10MHz時計とPPSシグナル、実装X310高速デジタル信号処理ボードのクロックに同期する。

システムネットワーク通信はギガビットスイッチで構成されています。

各コンポーネントに対するサーバの監視、データ伝送及び各コンポーネント間のデータ通信を実現する。

図のように3.1を参照してください。32テーブル台USRP、4台の高速デジタル信号処理ユニットやサーバなどからなるチャネルシミュレータ、32個USRPユーザアクセスチャネルシミュレータ用であり、両者はSMAケーブルは直接接続されています。制御用のサーバUSRP及び高速デジタル信号処理ユニットを備え、高速デジタル信号処理ユニットにフィルタ係数を記憶及び伝送する責任を負う。デバイス間通信インタフェースは10GEEthernet、採用UDPプロトコル、1台の構成プロトコル1台ノコウセイ10GEスイッチは相互通信を実現する。

動作プロセスは、無線周波数データをユーザに通過させるSMAシミュレータへのケーブル転送USRP、そしてUSRP復元されたベースバンド信号は高速デジタル信号処理ユニットに伝送され、64x64 FIRフィルタ行列演算後、データは同じ台にUSRP受信して無線周波数でSMAインタフェースがユーザーに転送されます。

3.2 ハードウェア構成

3.2.1 USRP X310説明

USRP X310中間周波数信号処理コア装置として、1つはビーム形成部からのベースバンド信号を受信し、ベースバンド信号を無線周波数信号にアップコンバートして送信すること、2つ目は、無線周波数信号を受信し、無線周波数信号をベースバンド信号にダウンコンバートしてバックエンドビーム形成部に送ることである。

テーブル1 USRP X310主なパラメータの説明

装置は主にベースバンドマザーボードと無線周波数サブプレートから構成されている。ベースバンドボードの採用Xilinx KintexシリーズFPGA、およびDDR3、Flash、JTAG、時計、基準時計、PPS信号入出力構成。無線周波数サブプレートはUBXサブプレート実装2x2を含むモードAD/DA、無線周波数フロントエンド回路などからなる。UBXサブプレートの動作周波数は10M-6GHz、2チャンネル最高160MHz帯域幅本システムでは

Flashに保存されているFPGA bitファイル、電源投入後bit自動ロード先FPGAで指定します。FPGA送受信を備えるSFP+データおよびAD/DAデータ機能。上位機ソフトウェア通過SFP+インタフェース構成FPGA相関パラメータ、FPGA特定のサンプリングレート及び周波数点の無線周波数信号を送受信することができ、他のSFP+インタフェースで送受信可能IQ信号。上位機ソフトウェアは、特定のドライバおよびアプリケーションソフトウェアをインストールする必要があり、ソフトウェア側の操作を実現することができます。

テーブル2 X310インタフェースの説明