Page 28 - bilgem-teknoloji-dergisi-6

Serkan SEMİZ, H. Ercüment ZORLU ÇİTA’dan Kaçış Yok

Günümüzde telsiz haberleşme denetimi vb. uygulamalar, spektrum (ADC) tümdevresi, diğeri ise sinyal Yazılım Tabanlı Telsiz Mimarisi gerçekleştirilebilir ve bu sayede kaynaklar geliştirilen RFK–3001 kartı kullanılmıştır.
uygulamaları hızla yaygınlaşırken, bir izlemede önem kazanmaktadır. İstihbarata işlemede önemli bir dönüşüm olan Hızlı ile Gerçeklenmiş Alıcı Yapısı boşta beklemek yerine sürekli farklı USIM-01 kartı, üzerinde barındırdığı 16-
yandan da mevcut olanlardan daha yönelik uygulamalarda ise, karşı tarafa ait Fourier Dönüşümü (FFT) fonksiyonudur. kanallara ait verileri işlerler. Bu noktada bit çözünürlüklü 105 MSPS örnekleme
karmaşık haberleşme teknikleri kullanıma sinyallerin tespit edilmesi, mümkünse ADC’lerin örnekleme hızlarının ve bit Yazılım Tabanlı Telsiz mimarisine göre sinyal işleme blokları için veri hızı ve saat hızına sahip ADC, Virtex-4 SX35 FPGA
sunulmaktadır. Sabit frekanslı telsizlerin dinlenmesi, değilse daha sonraki analizler çözünürlüklerinin giderek artmasıyla analog işaretin ADC tarafından hızı oranı önem kazanmaktadır. Yüksek ve 2 adet Texas Instruments 6416 DSP
yerini, farklı çalışma bantlarında ve farklı için kaydedilmesi esastır. Bir başka birlikte daha geniş banda ve daha geniş örneklenmesi ile elde edilen yüksek hızlı bir saat hızı ile düşük hızda akan veri, bize Yongası ile geliştirilen algoritmaların
modülasyon tiplerinde çalışabilen telsizler uygulama olan istihbarata karşı koymada dinamik aralığa sahip analog işaretlerin veri üzerinde sırasıyla şu işlemler veriyi işlemek için geniş bir aralık gerçeklenmesi için uygun bir altyapı
almaktadır. Tek taşıyıcılı sinyallerin yanı ise amaç, bilgi kaçaklarına sebep olan sayısal olarak işlenebilmesi olanaklı hale gerçekleştirilir: bırakmaktadır. Çok kanallı bir sinyal işleme sağlamaktadır. Sistemin kontrolü,
sıra birden fazla taşıyıcıya sahip sinyallerin yayınların tespit edilmesidir. Bu gelmiştir. Günümüzde, örnekleme hızı yapısında girişte kullanılacak iyi yapılandırması ve işletimi için gerekli tüm
kullanımı da yaygınlaşmaktadır. Bu uygulamaların her biri farklı amaçlara 400 MHz'e kadar çıkabilen yüksek - Sayısallaştırılmış işaretin temel banda tasarlanmış bir kanallaştırıcı bloğu, arayüz ve yazılımlar da BİLGEM’de
gelişmeler, toplumun hayatını hizmet etse de hepsinin ortak noktası, çözünürlüklü (14-bit) ADC’ler indirilmesi, ilgilenilen dar bantlı işaretleri alıp veri geliştirilmiştir.
kolaylaştırmakla birlikte, radyo frekans gelişmiş bir spektrum tarama ve analiz üretilmektedir. - Spektrum bilgisinin çıkartılması ve örnek hızını düşürerek sinyal işleme için
spektrumunun izlenmesini ve kontrol kabiliyetine ihtiyaç duymalarıdır. kanallaştırma, daha çok kaynak ayrılabilmesine ve bu
edilmesini güçleştirmektedir. Bu zorluğun Belirli bir örnekleme frekansına (Fs) kaynakların ortak kullanılabilmesine
aşılması, radyo frekans spektrumunun Artan kablosuz haberleşme uygulamaları, sahip ADC ile herhangi frekanstaki bir - Demodülasyon vb. analiz işlemleri. olanak sağlar.
daha hızlı taranması ve sinyallerin daha spektrum kullanımını oldukça sinyal örneklenebilir mi? Bu sorunun
hızlı işlenebilmesini gerektirir. Bu tür yoğunlaştırmış ve bunun sonucu olarak cevabı maalesef "hayır" dır. ADC’nin Gerçekleştirilen ilk işlem, kullanıcının TÜBİTAK BİLGEM tarafından
uygulamalardaki en büyük bahsedilen ihtiyaçların karşılanması örnekleyebileceği maksimum giriş sinyali izlemek istediği frekans bölgesini geliştirilen SGS (Spektrum Gözetleme
yardımcılarımız, son yılların popüler samanlıkta iğne aramak kadar güçleşmiştir. bandgenişliği, örnekleme frekansının belirlemesi ve bu bölgenin temel banda Sistemi) ve bu yapı üzerine inşa edilen
donanım ürünü olan FPGA (Sahada Bunun yanı sıra, kullanılan karmaşık yarısı, Fs/2’dir (Nyquist-Shannon indirgenmesidir; bu işlem sayısal olarak ÇİTA, FPGA kaynaklarını bahsedilen
Programlanabilir Kapı Dizileri) ve haberleşme teknikleri daha hızlı ve hassas Örnekleme Teoremi). ADC’nin sınırlı gerçekleştirildiğinden DDC (Digital Down şekilde etkin olarak kullanarak, spektrum
kapasiteleri her geçen gün hızla artan tarama yapmayı mecbur kılmaktadır. örnekleme frekansı ile tüm spektrumu Conversion) adı verilmiştir. Bu işlem gözetleme ve sinyal analizi çözümleri
Analog Sayısal Çeviricilerdir. Yayılmış spektrum (spread spectrum) kapsamak mümkün olmadığından, sırasında, daha dar bir frekans bölgesinde sunmaktadır.
yöntemiyle yayın yapıldığı takdirde sinyal taranmak istenen bölge daha küçük alt işlem yapıldığı için hem spektrum Şekil 2. Yazılım tabanlı telsiz teknolojisine
Bu yazıda TÜBİTAK BİLGEM’de geniş bir bant aralığına yayıldığından tespit parçalara bölünür. Herhangi bir alt bilgisinin çözünürlüğü artar, hem de analiz SGS 2.0 dayalı 6U CompactPCI tabanlı
geliştirilen FPGA tabanlı, radyo frekans edilmesi son derece zorlaşmakta ve gerekli parçayı, ADC’nin örnekleyebileceği IF işlemleri öncesinde ilgilenilen işaretin spektrum gözetleme sistemi genel görünümü.
spektrumu kontrol ve gözetleme ürünleri alıcı hassasiyetinin artmasına yol (Ara Frekans) bölgesine çekebilmek için, geniş bant IF işareti içersinden süzülmesi SGS sisteminin temel amacı, belirlenen
SGS 2.0 ve ÇİTA tanıtılacaktır. açmaktadır. Eğer haberleşme frekans antenden gelen analog sinyal önce frekans sağlanır. frekans bölgesini hızla taramak ve elde Sistemin frekans tarama bandı 9 kHz -
atlamalı (frequency hopping) olarak düşürme işleminden geçirilir. Bunu takiben edilen frekans bilgisini sistem kullanıcısının 2.7 GHz aralığında seçilebilmektedir.
TÜBİTAK BİLGEM’in geliştirdiği yazılım yapılıyorsa, yayının tamamının alınabilmesi ADC’de sayısallaştırılan IF işareti, FFT ADC çıkışındaki sayısal veri yüksek istekleri doğrultusunda işlenebilir hale Frekans düşürücünün bandgenişliği 20
tabanlı Çok Kanallı İşaret Takip ve Analiz için spektrumun yeterince hızlı şekilde işleminden geçirildikten sonra bu bölgeye örnekleme hızına sahip olduğundan bu getirmektir. SGS sayesinde operatör, MHz olup, IF merkez frekansı 15 MHz’dir.
Sistemi (ÇİTA), 20 MHz IF bandgenişliği taranması gerekmektedir. Tespiti ve ait frekans bilgisi çıkarılmış olur. Aynı veri üzerinde FFT ve benzeri işlemleri ilgilendiği banttaki faaliyetleri takip etmek İzleme sırasında, sayısallaştırıcı kart analog
içerisindeki 64 farklı hedef frekansının izlenmesi doğrudan tarama hızına bağlı işlemler taramak istediğimiz tüm frekans yeterince hızlı bir şekilde uygulayabilmek için telsiz alıcılarının sunduğu sınırlı giriş işaretini örnekler ve üzerindeki FPGA
aynı anda işlenmesine olanak olan bir başka yayın tipi de sürekli bölgesi tamamlanana kadar devam ettirilir. için yüksek işlem gücüne ihtiyaç duyulur. yeteneğin ötesine geçip, sinyalleri tümdevresinde işler. FPGA üzerinde sayısal
sağlamaktadır. Kullanıcı müdahalesi olmayan, anlık (burst) yayınlardır. Bu tip ADC’lerin daha da gelişerek daha da Bu gereksinimi karşılamak üzere genellikle görselleştirme ve spektrumda kısa süreli frekans düşürme (DDC), pencereleme
olmaksızın, ilgilenilen frekans bandında haberleşmede sinyal sürekli olarak değil, yüksek frekanslarda örnekleme FPGA tümdevreleri kullanılır. FPGA’lar olarak beliren işaretleri kolayca (windowing) ve FFT işlemleri
beliren işaretlerin otomatik olarak tespit kısa bir zaman aralığında gönderilir. yapabilmesi ile birlikte spektrum tarama paralel işlem yapabilme yeteneğine sahip belirleyebilme imkânına sahip olur. Sistem gerçekleştirilmekte olup zaman bilgisinden
edilmesi ve kaydedilmesi yeteneği Spektrum tarama cihazları tasarlanırken sistemlerindeki analog frekans düşürme oldukça güçlü birimlerdir. Bu güçten azami hızlı veri akışı sağlayan PXI tabanlı bir frekans bilgisine geçilir. Sistemin
sayesinde, radyo frekans spektrumundaki bahsedilen gereksinimler göz önünde işlemine gerek kalmayacağı ve spektrum şekilde faydalanabilmek için FPGA şase üzerine kurulmuştur. Sayısallaştırıcı çözünürlüğü, kullanıcı tarafından
haberleşmelerin takibi son derece kolay bulundurulmalıdır ve cihazın hassasiyeti tarama sisteminin bir anten, bir ADC ve kaynaklarının verimli olarak kullanılması kartı olarak ise BİLGEM’de tasarlanan ve 0.05–62.5 kHz aralığında
olacaktır. ile tarama hızı bunlara göre ona bağlı sayısal devrelerden oluşacağı gerekir. Kaynak paylaşımı sayesinde belirli üretilen USIM–01 kartı, RF ön ayarlanabilmektedir. Sistemin duyarlılığı,

Sayısal Spektrum Tarama ve belirlenmelidir. Daha sonra bu öngörülmektedir. işlemler zamanda serpiştirilmiş olarak kuvvetlendirici olarak yine BİLGEM’de frekans düşürücü üzerindeki zayıflatıcıların
ya da RF ön kuvvetlendiricinin kazancının
gereksinimleri karşılayabilecek olan RF
Sinyal İşleme Frekans Düşürücü (RF Down-Converter), FFT işlemi, zaman bölgesinden frekans ayarlanması ile arttırılabilir. Bu sayede
Spektrum tarama uygulamalarının ADC (Analog Sayısal Çevirici) ve FPGA bölgesine dönüşümü sağlamaktadır. Bu RF IF -130 dBm seviyesindeki zayıf sinyallerin
tespit edilebilmesi mümkün olur. Sistemin
işlem sonucunda zaman gösterimindeki
önemi, son yıllarda giderek artmaktadır. bileşenleri seçilmelidir. RF frekans veriden frekans gösterimi bilgisi çıkartılır. Geniş Bantlı DDC FFT dinamik aralığı ise 96 dB’dir.
Farklı kişi ve kurumlar, farklı amaçlarla düşürücünün en önemli kısıtlayıcı özelliği, FFT işlemi gerçekleştirilirken yoğun işlem RF Frekans
spektrum kullanım bilgisine ihtiyaç frekansa kilitlenme süresidir. gücüne ihtiyaç duyulur ve bu ihtiyaç Düşürücü ADC Dar Bantlı DDC Demodülatör Sistem bu teknik özelliklerinin yanı sıra,
duymaktadır. Örneğin, tahsis edilmiş bir Sayısal olarak spektrumun nasıl frekans bilgisinin çözünürlüğü arttıkça Kanallaştırıcı Çok Kanallı Demodülatör operatör için kullanım kolaylığı sağlayan
frekanstaki yetkisiz yayının tespiti veya tarandığını anlatmaya başlamadan önce, daha da artmaktadır. FFT algoritması birçok fonksiyona sahiptir. Kullanıcı,
belirli bir frekansta yayın yapma hakkına iki bileşenden kısaca bahsetmekte yarar paralel olarak gerçeklenebilir ve bu şekilde FPGA ilgilemediği veya ekranda görmek
sahip bulunan kullanıcının bant ve güç var. Bunlardan ilki Analog-Sayısal Çevirici hızlı bir şekilde sonuç elde edilebilir. istemediği sinyalleri maskeleyebilir,
sınırlarının dışına çıkıp çıkmadığının Şekil 1. Yazılım tabanlı telsiz mimarisi ile gerçeklenmiş bir alıcı yapısı. maskelediği sinyalleri bir listeye

26 Sayı 06 Mayıs-Ağustos 2011 http://www.bilgem.tubitak.gov.tr/ 27
·