입력/출력

직류 전압 입력

12

V

전력 소비

45

W

변환 모듈 매개 변수

ADC샘플링 속도(최대)

200

MS/s

ADC해상도

14

bits

DAC샘플링 속도

800

MS/s

DAC해상도

16

bits

및 호스트 최대 속도(16b)

200

MS/s

본진 정밀도

2.5

ppm

잠기지 않음GPSDO정밀도

20

ppb

1

JTAG

USB-B

FPGA디버그 인터페이스

2

RF A

SMA

무선 주파수 신호 송수신

3

RF B

SMA

무선 주파수 신호 송수신

4

AUX I/O

D-SUB

12bit GPIO

5

1G/10G ETH

SFP+

이더넷 또는Aurora데이터

6

REF OUT

전통형 무선 전자기 환경 시뮬레이터 플랫폼 기술 방안

1．배경과 의미

미래의 현대화 대항에서 전자 대항, 특히 통신과 레이더의 전자 대항 능력은 전략적 공방에 관건적인 역할을 할 것이다.전장의 전자기환경시뮬레이터를 구축하는것은 미래의 전자대항능력을 제고하는데 중요한 의의가 있으며 구체적으로 말하면 다음과 같은 세가지 방면을 포함한다.

그림1 전장의 복잡한 전자기 환경 설명도

1）전자기 환경 인식 학습 핵심 기술 알고리즘 연구를 위한 성능 평가 및 빠른 검증 플랫폼 제공

복잡한 전자기 환경에서의 통신 또는 작전 설비는 환경 감지가 스펙트럼 상태 정보를 획득하고, 현재 스펙트럼 이용 상태 스펙트럼을 종합하며, 학습 추리를 통해 채널 특징과 교란 특징 등 정보를 추출해야 한다.최근 몇 년 동안 심층 신경망 등 기계 학습 방법을 이용하여 이미 스펙트럼 감지를 이용하여 전자기 환경 정보를 감지하는 중요한 수단이 되었다.그러나 다양한 실제적이고 복잡한 환경에서 핵심 기술 알고리즘의 유효성과 신뢰성을 신속하게 검증하는 것은 아직 효과적인 수단이 없다.이러한 목적을 중심으로 전장 전자기 환경 시뮬레이터를 구축하여 복잡한 장면의 실시간 무선 채널 시뮬레이션을 제공하고, 전자기 환경 감지 학습 핵심 기술 알고리즘 연구에 성능 평가와 빠른 검증 플랫폼을 제공할 예정이다.

2） 전장 환경에서의 자체 조직 통신 기술 연구를 위한 검증 및 평가 플랫폼 제공

현재복잡한 전자기 환경중, 전자기 환경에 따라 실시간 환경에 적응/자체적으로 통신을 조직하여 전자정찰, 작전조률 등 국부적인 통신목표에 보장을 제공하는것은 정보권을 획득하는데 중요한 의의가 있다.현재 복잡한 환경을 위한 자체 조직/적응형 통신 기술은 자체 조직 링크 구축, 주파수 선택, 링크 적응형, 교란 방지 통신 등 목표를 중심으로 전개되지만 그 검증 수단은 컴퓨터 시뮬레이션 또는 이상적인 환경을 위주로 한다.전장 전자기 환경 시뮬레이터를 구축하면 자체 조직 통신 기술의 연구에 전장을 대상으로 하는 복잡한 전자기 시뮬레이션 환경을 제공하여 더욱 효과적인 기술 검증과 평가를 진행할 수 있다.

3）실제 전장 환경의 전자 대항을 위한 시뮬레이션 훈련 플랫폼 제공

복잡한 대항환경에 적응하는 수요를 만족시키기 위하여 군사통신은 환경상태를 감지하고 대항책략을 학습하며 통신매개변수를 재구성하는 등 기능을 구비해야 한다.다병종 합동작전의 경우 공군의 항공기, 해군의 함정과 섬, 로켓군의 미사일 등 각 작전 플랫폼 요소 간에 무선 전송을 통해 텍스트, 음성, 영상, 영상 등 각종 정보의 상호작용을 해야 하며 동시에 적의 교란, 공격과 도청 등 준엄한 위협에 직면해 있다.환경 감지를 통해 스펙트럼 상태 정보를 획득하고, 학습 추리를 통해 적의 교란 등 특징과 법칙을 얻으며, 감지와 학습의 결과를 결합하여 통신 매개변수를 지능적으로 재구성하여 교란을 정교하게 피하고, 적극적으로 능동적으로 방어하며, 스스로 온건한 통신에 적응한다.전장의 전자기 환경 시뮬레이터를 구축하여 전자 대항의 시뮬레이션 훈련 플랫폼을 제공할 수 있다.

2． 주요 작업 및 기능

2.1 주요 임무

전장 전자기 환경 시뮬레이터, 다중 무선 장치 연결, 제공64송수신 채널은 전장의 복잡한 무선 채널 환경을 실시간으로 시뮬레이션할 수 있으며, 주요 임무와 기능은 그림과 같다2와 같습니다.구체적으로는 시각적 전자기 환경 구성 부분, 무선 주파수 및 모델/디지털 베이스밴드 채널 전체에 대한 디지털 변환 섹션

2.2 무선 주파수 및 모듈/다이 모드 변환 부분

무선 주파수 및 모듈/디지털 모드 변환 부분은 무선 주파수 부분과 전체 연결 디지털 베이스밴드 채널을 연결하고 시각화 전자기 환경 설정과 디스플레이 인터페이스를 통해 기본 설정을 한다.에뮬레이터의 입력단에서 무선설비로부터 무선주파수신호를 접수하고 하변주파수와 모수전환을 거쳐 디지털중주파처리를 거쳐 디지털기본대역신호를 받고 전련결디지털기본대역채널 부분에 입력한다.전체 연결 디지털 베이스밴드 채널 부분의 디지털 베이스밴드 신호를 거쳐 디지털 중주파 처리, 디지털 모드 변환과 상향 주파수 변환을 거쳐 무선 주파수 신호를 출력하여 무선 설비로 발송한다.

2.3 전체 연결 디지털 채널 부분

시각화된 전자기 환경 구성과 디스플레이 인터페이스의 구성 매개변수를 기반으로 다중 입력 다중 출력 전체 연결 디지털 채널 시뮬레이션을 실현합니다. 즉, 각 입력 신호는 독립적이거나 관련된 채널을 거쳐 각 출력 포트에 도달합니다.출력에 입력된 각 채널은 독립적으로 구성되어 다경 쇠락, 전파 시간 지연, 도플러 주파수 편향 등 채널 특성을 실현할 수 있다.

2.4 시각적 전자기 환경 구성 및 디스플레이 인터페이스 부분

이 섹션에는 다음과 같은 기능이 포함되어 있습니다.

1) 무선 장치의 연결 개수, 에뮬레이터 작업 주파수, 작업 대역폭, 각 무선 장치가 차지하는 채널 수 등의 정보를 구성합니다.

2) 시각적 채널 환경 구성, 무선 채널 장면 구성, 각 사용자의 위치 정보, 동작 정보의 실시간 표시, 그리고 이 정보에 따라 실시간으로 다경 채널 계수를 생성하여 전체 연결 디지털 채널 부분으로 보냅니다.

3) 모든 채널과 주어진 수신 채널의 실시간 스펙트럼을 표시합니다.

3． 시스템 하드웨어 구성 및 설명

3.1 장치 구성 개요

전통형 무선 전자기 환경 시뮬레이터 플랫폼 하드웨어 구성 아래 그림3다음과 같습니다.

무선 주파수 및 모듈/디지털 변환 섹션은USRP X310+ UBX서브보드 구성.사용자 무선 주파수 장치에 액세스하여 구현A/D、D/A변환, 디지털 상하 주파수 변환 및 데이터 흐름 네트워크 부분과의 통신.

전체 연결 디지털 채널 부분은 네 개의 고속 디지털 신호 처리 장치로 구성되어 있다.장치는 베이스밴드 데이터의 전송과 채널 시뮬레이션의 매트릭스 연산을 실현한다.무선 주파수 신호 처리 부분과의 데이터 상호 작용 및FPGA간의 데이터 상호 작용.

시각적 전자기 환경 구성 및 디스플레이 인터페이스 부분은 고성능X86더블CPU서버 구성본 시스템의 각 부분에 대한 모니터링, 전장 장면 파라미터의 전송 등 내용을 실현한다.

클럭 할당 네트워크는 클럭 분배기로 구성됩니다.생성10MHz시계 및PPS신호, 구현X310고속 디지털 신호 처리판의 시계와 동기화됩니다.

시스템 네트워크 통신은 기가비트 스위치로 구성됩니다.

각 구성 요소에 대한 서버 모니터링, 데이터 전송 및 각 구성 요소 간의 데이터 통신을 실현합니다.

그림과 같이3.1와 같이32대USRP、4고속 디지털 신호 처리 장치와 서버 등으로 구성된 채널 시뮬레이터,32개USRP사용자 액세스 채널 에뮬레이터, 두 가지 통과SMA케이블을 직접 연결합니다.제어를 위한 서버 1대USRP및 고속 디지털 신호 처리 장치, 그리고 고속 디지털 신호 처리 장치에 필터 계수를 저장하고 전송하는 것을 책임진다.장치 간 통신 인터페이스는10GE이더넷, 사용UDP프로토콜, 1개 구성10GE스위치는 상호 통신을 제공합니다.

사용자의 무선 주파수 데이터에 대한 작업 프로세스SMA에뮬레이터로 케이블 전송USRP, 그리고USRP복원된 베이스밴드 신호는 고속 디지털 신호 처리 장치로 전송되며64x64 FIR필터 매트릭스 연산 후 데이터가 동일USRP무선 주파수를 통해 다시 수신SMA인터페이스를 사용자에게 다시 전송합니다.

3.2 하드웨어 구성

3.2.1 USRP X310설명

USRP X310중주파 신호 처리 핵심 부품으로서, 첫째는 빔 성형 부분으로부터 베이스밴드 신호를 수신하여 베이스밴드 신호의 주파수를 무선 주파수 신호로 변환하여 발송하는 것을 책임진다;둘째는 무선 주파수 신호를 수신하고 무선 주파수 신호 하변 주파수를 베이스밴드 신호로 전환하여 백엔드 빔 성형 부분에 전송하는 것이다.

테이블1 USRP X310주요 매개변수 설명

장치는 주로 베이스밴드 마더보드와 무선 주파수 서브보드로 구성됩니다.베이스밴드 마더보드 채택Xilinx Kintex시리즈FPGA및DDR3、Flash、JTAG, 시계 및 참조 시계,PPS신호 입출력 구성.무선 주파수 서브보드는UBX서브보드 구현2x2모드, 포함AD/DA, 무선 주파수 전단 회로 등으로 구성되어 있다.UBX서브보드 작업 빈도는 다음과 같습니다.10M-6GHz, 최대 2개 채널160MHz대역폭이 시스템의

Flash중 보유FPGA bit파일, 전원 켜기 후bit자동으로 로드됨FPGA중,FPGA수발을 갖추다SFP+데이터 및AD/DA데이터 기능상위기 소프트웨어 통과SFP+인터페이스 구성FPGA관련 매개변수,FPGA특정 샘플링 속도 및 주파수 지점의 무선 주파수 신호를 수신할 수 있습니다.SFP+인터페이스로 송수신 가능IQ신호.상위기 소프트웨어는 특정 구동 및 응용 소프트웨어를 설치해야 소프트웨어단 조작을 실현할 수 있다.

테이블2 X310인터페이스 설명