Материал: Системы подвижной радиосвязи. лабораторный практикум. Федоров С.М., Бойко О.В

4.Подсистема коммутации – дайте подробное описание.

5.Какие полосы радиочастот для стандарта сотовой подвижной радиосвязи GSM выделены в Российской Федерации?

6.Как проводятся мониторинг и оценка качества связи, покрытия абонента базовыми станциями с помощью коммерческой платформы RTL-SDR?

7.Какую служебную информацию об обнаруженных базовых станциях можно извлечь из итогового отчета программы RFDSP GSM Scanner? Как Вы думаете, возможно ли определить местоположение каждой из них с помощью используемых сведений?

85

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАДИОСИГНАЛОВ СТАНДАРТА GSM

3.1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

Целью настоящей работы является:

1.Повторение теоретических сведений о принципе работы стандарта системы сотовой связи GSM, его особенностях, топологии сети.

2.Визуальное обнаружение, проведение технического анализа и исследования радиосигналов в системе сотовой подвижной радиосвязи GSM на базе лабораторного стенда

RTL-SDR-R820T2.

При выполнении домашнего задания студенты должны восстановить в памяти принцип работы стандарта системы сотовой связи GSM, его отличительные особенности, а также топологию сети, проработать теоретический материал по техническим характеристикам и структуре сигнала в системе сотовой связи GSM.

Впроцессе выполнения лабораторного исследования студенты изучают методику проведения технического анализа принимаемых радиосигналов ССПР GSM.

При выполнении работы студенты используют следующее оборудование:

– лабораторный стенд RTL-SDR-R820T2;

– персональный компьютер с ОС Windows версии 7, 8.1 или 10 (сборка не менее номера 1703);

не ниже R2017a с установленным плагином поддержки System Toolbox для коммерческой платформы RTL-SDR;

– прикладное программное обеспечение для анализа и декодирования принимаемых радиосигналов SDR Sharp.

86

3.2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Лабораторная установка содержит РПУ на базе платформы RTL-SDR c интерфейсом подключения к ПК USB 2.0 и разъемом подключения антенны MCX (рис. 55), переходник для подключения антенны MCX M – SMA F, приемную антенну «веерный вибратор» с SMA разъемом, провод-удлинитель USB 2.0 M – USB 2.0 F, персональный компьютер (ноутбук) с установленной операционной системой не ниже Windows 7, а также программным обеспечением для сканирования радиоэфира RTL-SDR Scanner и сканирования, анализа и идентификации нисходящих каналов GSM-900 RFDSP GSM Scanner.

Монитор

ПК

MathLab

RTL-SDR

РПУ

SDR Sharp

Устройства ввода (клавиатура, мышь)

Рис. 55. Структурная схема лабораторной установки

87

Предполагается, что перед выполнением данной лабораторной работы студент владеет знаниями о технологии SDR, методике подключения RTL-SDR РПУ к персональному компьютеру (ноутбуку) с установленным драйвером RTL-SDR в ОС Windows.

3.3. ПРОГРАММНО-ОПРЕДЕЛЯЕМАЯ СИСТЕМА ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ

Цель занятия: изучение физических основ программноопределяемых систем подвижной радиосвязи, в том числе:

–общих сведений технологии SDR;

–причин появления SDR;

–преимуществ SDR по сравнению с классическими средствами передачи и приема информации;

–принципа построения и архитектуры SDR радиосистем;

–популярных примеров SDR аппаратуры;

–примеров программного обеспечения для удобства работы с SDR аппаратурой в операционных системах

Windows и Linux;

–методики проведения мониторинга и оценки качества связи, покрытия абонента базовыми станциями с помощью коммерческой платформы RTL-SDR;

–методики исследования радиосигналов ССПР GSM

спомощью коммерческой платформы RTL-SDR.

В процессе подготовки к занятиям следует пользоваться литературой [1–4].

Краткие теоретические сведения

1. Программно-определяемая радиосистема (SDR) – это общий термин, который относится к радиосистемам, в которых почти все функциональные возможности,

88

связанные с физическим уровнем (PHY), реализованы в программном обеспечении с использованием алгоритмов цифровой обработки сигналов (DSP). Любая демодуляция, синхронизация, декодирование или дешифрование, необходимые для восстановления информации, содержащейся в принятом сигнале, будут выполняться в программном обеспечении, которое выполняется на сверхбыстром специализированном устройстве обработки.

Целью такой схемы является радиоприемник или радиопередатчик произвольных радиосистем, изменяемый путём программной переконфигурации. Благодаря программной настройке один приёмопередатчик может быть приспособлен под множество различных форм сигнала. В результате такие элементы, как усилители, детекторы, модуляторы и демодуляторы становятся не нужны. В то же время мы получаем многофункциональную платформу, имеющую множество режимов работы и набор диапазонов частот, переключение между которыми осуществляется автоматически и динамически в технической части удалённым способом.

Если говорить о радиолюбителях, то они уже давно применяют персональные компьютеры в различных аспектах своего хобби – и в радиосвязи, и при конструировании аппаратуры, и для подготовки технической документации, и т. д. Однако до недавнего времени персональный компьютер играл хотя и важную, но все же вспомогательную роль на любительской радиостанции. Так было до появления software defined radio (SDR) – системы радиосвязи, в которой программное обеспечение используется как для модуляции, так и для демодуляции радиосигналов. SDR меняет приоритеты, и персональный компьютер становится ядром любительской радиостанции.

2. Побуждающих причин перехода к цифровой обработке несколько, и одна из важнейших – желание

89