Full-duplex-radiosuojakilpi haitallisen radio-ohjauksen torjunnassa
Saarinen, Antti-Pekka (2021)
2021
Tieto- ja sähkötekniikan kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Computing and Electrical Engineering
Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunta - Faculty of Information Technology and Communication Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2021-01-25
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202101211585
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202101211585
Tiivistelmä
Tämän kandidaatintyön aiheena on full-duplex-tekniikalla toteutettu radiosuojakilpijärjestelmä haitallisten radio-ohjattujen laitteiden torjumiseen. Full-duplex-tekniikka on ollut viime vuosina kasvavan kiinnostuksen kohteena tietoliikennetekniikan alalla tiedonsiirtomäärien kasvaessa ja taajuusalueiden ruuhkautuessa. Full-duplex tarkoittaa samanaikaista tiedonsiirtoa kahteen suun-taan, ja se voi olla osa ratkaisua tiedonsiirtokapasiteetin kasvattamisessa tulevaisuuden tarpei-den täyttämiseksi. Lisäksi se tarjoaa uusia mahdollisuuksia radiohäirinnässä, joka on ajankohtai-nen aihe erityisesti turvallisuus- ja puolustusalalla. Radiosuojakilpi luodaan lähettämällä radiohäi-rintää full-duplex-laitteen ympärille.
Työ koostuu kahdesta osasta. Kirjallisuuskatsausosassa esitellään full-duplex-tekniikan toiminta-periaate ja käsitellään sen hyötyjä tiedonsiirrossa, sekä sen avaamia mahdollisuuksia radiohäi-rinnässä. Tutkimusosassa tarkastellaan full-duplex radiosuojakilven toimintaa teoriassa ja suori-tetaan käytännön mittauksia prototyyppilaitteella. Työn tavoitteena on selvittää radiohäirinnän vai-kutus ja peittoalue, sekä kuinka hyvin full-duplex-tekniikan mahdollistama hyötydatan vastaanot-taminen onnistuu samanaikaisesti häirintäsignaalin lähettämisen kanssa.
Käytännön mittauksissa kohdistamattomalla laajakaistahäirinnällä full-duplex-laitteen ympärille saatiin luotua yli 10 metrin säteinen radiosuojakilpi, jonka alueella radio-ohjatun räjähteen laukai-seminen torjuttiin. Vastaavasti kun laukaisemiseen käytetyt kanavat tiedettiin, voitiin käyttää koh-distettua monikanavahäirintää, jolla radiosuojakilven peittoalueeksi saatiin noin 40 metriä. Hyö-tydatan vastaanottamista samanaikaisesti häirinnän kanssa testattiin kahdella tavalla: havainnoi-malla laukaisusignaali taajuuskaistasta ja vastaanottamalla WLAN- tai Bluetooth-signaalia. Full-duplex-laitteessa mitatut SINR-arvot (engl. signal-to-interference-plus-noise ratio) molemmissa testitavoissa osoittivat, että hyötydatan vastaanottaminen onnistui samalla kun radiosuojakilpeä ylläpidettiin.
Työn tuloksista voidaan päätellä, että full-duplex-tekniikka mahdollistaa monipuolisen radiohäirin-tälaitteen kehittämisen, joka pystyy reaaliajassa havainnoimaan häirittävän signaalin ja adaptiivi-sesti häiritsemään sitä. Torjunnan kohteena voi olla esimerkiksi improvisoitu räjähde eli IED (engl. improvised explosive device) tai kauko-ohjattava lennokki. Lisäksi voidaan olettaa, että pelkäs-tään häirinnän tehotasoa kasvattamalla voitaisiin saavuttaa huomattavasti suurempia peittoalu-eita kuin tämän työn mittauksissa, joissa käytettiin verrattain pieniä häirintätehoja.
Työ koostuu kahdesta osasta. Kirjallisuuskatsausosassa esitellään full-duplex-tekniikan toiminta-periaate ja käsitellään sen hyötyjä tiedonsiirrossa, sekä sen avaamia mahdollisuuksia radiohäi-rinnässä. Tutkimusosassa tarkastellaan full-duplex radiosuojakilven toimintaa teoriassa ja suori-tetaan käytännön mittauksia prototyyppilaitteella. Työn tavoitteena on selvittää radiohäirinnän vai-kutus ja peittoalue, sekä kuinka hyvin full-duplex-tekniikan mahdollistama hyötydatan vastaanot-taminen onnistuu samanaikaisesti häirintäsignaalin lähettämisen kanssa.
Käytännön mittauksissa kohdistamattomalla laajakaistahäirinnällä full-duplex-laitteen ympärille saatiin luotua yli 10 metrin säteinen radiosuojakilpi, jonka alueella radio-ohjatun räjähteen laukai-seminen torjuttiin. Vastaavasti kun laukaisemiseen käytetyt kanavat tiedettiin, voitiin käyttää koh-distettua monikanavahäirintää, jolla radiosuojakilven peittoalueeksi saatiin noin 40 metriä. Hyö-tydatan vastaanottamista samanaikaisesti häirinnän kanssa testattiin kahdella tavalla: havainnoi-malla laukaisusignaali taajuuskaistasta ja vastaanottamalla WLAN- tai Bluetooth-signaalia. Full-duplex-laitteessa mitatut SINR-arvot (engl. signal-to-interference-plus-noise ratio) molemmissa testitavoissa osoittivat, että hyötydatan vastaanottaminen onnistui samalla kun radiosuojakilpeä ylläpidettiin.
Työn tuloksista voidaan päätellä, että full-duplex-tekniikka mahdollistaa monipuolisen radiohäirin-tälaitteen kehittämisen, joka pystyy reaaliajassa havainnoimaan häirittävän signaalin ja adaptiivi-sesti häiritsemään sitä. Torjunnan kohteena voi olla esimerkiksi improvisoitu räjähde eli IED (engl. improvised explosive device) tai kauko-ohjattava lennokki. Lisäksi voidaan olettaa, että pelkäs-tään häirinnän tehotasoa kasvattamalla voitaisiin saavuttaa huomattavasti suurempia peittoalu-eita kuin tämän työn mittauksissa, joissa käytettiin verrattain pieniä häirintätehoja.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [10016]