Tecnologias para desenvolvimento de aplicações de Monitoramento de Espectro, SIGINT e RDS

Transcrição

1 Tecnologias para desenvolvimento de aplicações de Monitoramento de Espectro, SIGINT e RDS Alexsander Loula Gerente de Desenvolvimento RF & Mobile Lincoln Ferreira Engenheiro de Aplicação RF & Mobile

2 Agenda Desafios Visão geral Tecnologias envolvidas: Hardware Software Pense modular Soluções de clientes 2

3 Indústria aeroespacial e de defesa Requisitos e desafios Radar Radares multi banda estão gradualmente trocando sistemas fora de linha Um valor típico de TRM é entre 50 até EW/SIGINT Larga largura de banda instantânea Alto desempenho computacional em tempo real Jammers (IED, DRFM) CNS Sistemas de radio antigo estão gradualmente sendo trocados por SDRs Modems e terminais SATCOM são capazes de realizar múltiplas funções 7 bilhões de dispositivos GNSS deverão existir em

4 Visão geral

5 Diagrama simplificado Sistema de monitoramento de espectro e SIGINT Aquisição do Sinal Processamento em tempo real Armazenamento Aquisição do Sinal Análise Offline 5

6 Diagrama Simplificado de um sistema de SDR Rádio Definido por Software Aquisição do sinal Processamento Geração do sinal 6

7 Tecnologia #1: Hardware

8 PXI PXI = PCI extensions for Instrumentation Padrão aberto governado pela PXI System Alliance (PXISA) introduzido em 1997 Plataforma baseada em PC otimizada para teste, medição e controle Temporização e sincronização avançadas 8

9 Modularidade e Flexibilidade Instrumentação Tradicional Plataforma PXI Substituído por Menor Mais rápido Menor custo 9

10 Escolhendo o barramento adequado para sua aplicação 12

11 Padrão adotado globalmente Logos their respective owners 13

12 Uma plataforma flexível do projeto ao teste AWR para projeto e simulação de circuito de sistemas Projeto de sistema de comunicação Teste & Medição Projeto Pesquisa e prototipagem Teste automatizado Componentes e conjuntos Rádio definido por software Teste de RF e Wireless 14

13 Tecnologia #2: Software

14 Graphical System Design Uma abordagem baseada em plataforma Teste Monitoramento Embarcado Controle Cyber Physical Aquisição de dados baseado em PC PXI e Instrumentos modulares RIO e projetos customizados Conectividade aberta com E/S de terceiros 16

15 Processamento otimizado Múltiplos modelos de computação para múltiplos targets Fluxo de dados Linguagem C Matemática textual Simulação Statechart Graphical System Design Platform Desktop Real-Time FPGA Microprocessadores 17

16 Abstração de código com LabVIEW FPGA Contador E/S analógica E/S com DMA LabVIEW FPGA VHDL~ 4000 linhas 18

17 LabVIEW Communications Ambiente completo para prototipagem rápida de sistemas wireless Hardware Software Learning Aprendizado no produto Ambiente de projeto ciente do hardware Visualização do projeto Linguagens de projeto de algoritmo Assista a sessão: A Revolução na Prototipagem Rápida de Sistemas 19 de Rádio (15:20 hs)

18 Pense modular

19 NI Vector Signal Analyzers VSA de alto desempenho PXIe-5668R Faix de frequência de 20 Hz até 26.5 GHz Analisa largura de banda de até 765 MHz Ruído de fase de -129 dbc/hz - 1 GHz Ruído de fundo de -166 dbm/hz Performance NI 5668R Performance NI 5665 Mid-Range NI 564xR Mid-Range PXI-1470 Mid-Range NI 5663E Economy NI 5660/1 Faixa de frequência 20Hz, até 14GHz ou 20Hz até 26.5GHz 20 Hz até 3.6GHz ou 20Hz até 14 GHz 65 MHz até 6 GHz 50MHz até 26.5GHz 10 MHz até 6.6 GHz 9 khz até 2.7 GHz Largura de banda de análise 320MHz (<3.6GHz) 765MHz (>3.6GHz) 50 MHz 200 MHz 50 MHz 50 MHz 20 MHz Ruído de fase 800MHz, 10kHz Offset Ruído de fundo, 1GHz *Permitido Pre-Amp -129 dbc/hz -129 dbc/hz -112 dbc/hz -116 dbc/hz -112 dbc/hz -90 dbc/hz -166 dbm/hz* -165 dbm/hz* -161 dbm/hz -162 dbm/hz -158 dbm/hz -140 dbm/hz Arquitetura Multi-Stage Multi-Stage Zero-IF Multi-Stage Single-Stage Multi-Stage Assista a sessão: Fundamentos de Medidas de 21 Potência de Pulso de Radar (13:00 hs)

20 NI Vector Signal Generators Faixa de frequência Performance 5654* 250kHz até 20GHz Performance 5644R/45/46R 65 MHz até 6 GHz Mid-Range MHz até 6.6 GHz Mid-Range khz até 6.6 GHz Economy 5671/2 250 khz até 2.7 GHz Largura de banda N/A 80/80/200 MHz 100 MHz N/A 20 MHz Ruído de fase (10 khz offset) em 1 GHz -138 dbc/hz -112 dbc/hz -112 dbc/hz -112 dbc/hz -95 dbc/hz Capacidade de modulação AM, FM, φm e Pulse Vector Modulation Vector Modulation CW, 2-FSK, OOK Vector Modulation Potência máxima de saída (CW) Potência minima de saída +20dBm +10 dbm +10 dbm +10 dbm +10 dbm -110dBm -168 dbm/hz -154 dbm/hz -100 dbm -147 dbm/hz Tempo de sintonia <100us 380 us 200 us 200 us 2 ms 22

21 NI Vector Signal Transceiver Faixa de frequência PXIe-5644R PXIe-5645R PXIe-5646R 65 MHz 6 GHz Largura de banda 80 MHz 80 MHz 200 MHz Suporte banda base IQ No Yes No Tempo de sintonia EVM (802.11ac 80 MHz, MCS9) Ruído de fase (1GHz,10 khz offset) Potência máxima de saída Ruído de fundo <400 μs -45 db -112 dbc/hz +18 dbm -158 dbm/hz (RX) & -168 dbm/hz (TX) 23

22 RTSA Plataforma de Rádio Definido por Software da NI Ferramentas de projeto gráfico de sistemas Receptor de monitoramento de espectro de alta frequência VST Instrumento projetado por software FlexRIO USRP-RIO Prototipagem de RDS em desktop USRP Transceptor de alto desempenho de RF e banda base Prototipagem de RDS em desktop e sistemas embarcados 24

23 NI SDR Comparação: USRP / FlexRIO / VST USRP (290x) USRP (292x, 293x) USRP-RIO FlexRIO 579x VST Frequência (Hz) 70M - 6G 50 M 2.2G 400 M 4.4G 50 M 2.2G 400 M 4.4G G 200 M 4.4 G 65 M 6 G Largura de banda 56 MHz 20 MHz 40 MHz 120 MHz 100 MHz (91) 200 MHz (92/93) 80 MHz 200 MHz DAC/ADC Potência de saída DAC 12b, 61.44MS/s ADC 12b, 61.44MS/s DAC: 16b, 400MS/s ADC: 14b,100MS/s DAC: 16b, 800MS/s ADC: 14b, 200MS/s DAC: 16b, 520MS/s ADC: 14b,130MS/s DAC: 16b, 960MS/s ADC: 16 bits, 120MS/s dbm dbm dbm 7-8 dbm 10 dbm Processamento Host Host FPGA / Host FPGA / Host FPGA / Host MIMO No x2 Phase Coherent Phase Coherent Phase Coherent Phase Aligned Phase Aligned Latência ms ms us us us Barramento USB GigE PXIe PXIe PXIe Calibração Minimal NIST Traceable 25

24 Streaming de dados em alta velocidade NI 8260 com SSD Até 3.6 GB/s NI HDD

25 Streaming de dados em alta velocidade NI 8266 Gravação e reprodução de dados em alta velocidade Desempenho de até 3.4 GB/s (leitura/escrita) Espaço de armazenamento de até 24 TB Opção de SSD Chassi PXIe com interface x8 Gen2 Características o Suporte a diversos modos RAID o Suporte a Windows 7 (32- & 64-bit) NI HDD-8261 Gravação e reprodução de dados em uma placa embarcada no chassi Desempenho de até 2 GB/s (leitura/escrita) Espaço de armazenamento de até 4 TB 27

26 Montando o quebra-cabeça para monitoramento de espectro PXIe Chassis PXIe-1085 Gen3 RF/Microwave IF/Baseband Condicionamento de sinal Down- Converters ADCs Data Bus RTSA Channelizer Data Bus Processamento de sinal para SIGINT Data Storage NI HDD-8266 Analisador Vetorial de sinal (VSA) PXIe-5665 PXIe-5667 PXIe-5668R Receptor de amostragem direta PXIe-5624R PXIe-5170R PXIe-5622 PXIe-5122 PXI FlexRIO PXIe-7976R PXIe-7975R

27 Montando o quebra-cabeça para RDS Aquisição e geração com alto desempenho Processamento em FPGA Sincronização e coerência de fase Aquisição do Sinal Processamento Geração do Sinal Transferência de dados em alta velocidade 30

28 Cenário completo Processamento em Linha RX RX Sinais de sistemas (Temporização GPS, Triggers, GPIO, etc.) Armazenador de dados Listas de varredura Trigger Detecção de energia Filtro Emulação do canal Spoofing Jamming RX - Processamento do sinal Classificação do sinal DDC Canalização Decimação TX - Processamento do sinal Codificação da fonte Codificação do canal Modulação Decodificação de pulso Demodulação Decodificação de canal Decodificação de fonte Re-amostragem DUC Armazenador de dados Sinais de sistemas (Temporização GPS, Triggers, GPIO, etc.) TX TX LabVIEW LabVIEW LabVIEW LabVIEW VSAs /VSGs FlexRIO FAMs VSAs/VSGs FlexRIO FAMs Desktop Real-Time FPGA MPU/MCU Baseband High-Speed DIO Baseband High-Speed DIO 31

29 Soluções de clientes

30 IMBEL (Exército Brasileiro) - Sistema de teste LMR Prototipagem de radio militar VHF Plataforma para projeto e validação Principais preocupações do cliente - Rápido tempo de desenvolvimento - Único ambiente de desenvolvimento - Sistema flexível Produtos da NI: - PXI + MI + RF (VST, VNA, Switch, LNA) + USRP 33

31 Sistema de monitoramento de espectro e SIGINT HuariTelecom 34

32 Demonstração Rastreamento de avião (ADS-B) 35

33 Sistema de Radiovideometria da ANATEL Projeto faz parte do investimento do Governo Federal para os Grandes Eventos (Copa e Olimpíadas) Desenvolvimento em conjunto entre a NI, CPqD e Já! Utilizado para monitoramento de transmissões de rádio e TV Desenvolvido tecnologia de RDS (Radio Definido por Software) com LabVIEW FPGA e hardware modular PXI 36

34 Radar: Sistema de RADAR passive Selex Sistema de aquisição de Radar Sistema de teste de Radar 37

35 Projeto de RADAR Passivo em PXI Nós escolhemos os produtos da NI por conta do ambiente de desenvolvimento amigável - Dr. Riccardo Mancinelli, Selex Sistemi Integrati 38

36 Obrigado!