Full-duplex häirintä ja spektrinvalvonta 2,4 GHz:n ISM-taajuusalueella
Selin, Robin (2024)
2024
Tekniikan ja luonnontieteiden kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Engineering and Natural Sciences
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
2024-06-24
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202406197326
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202406197326
Tiivistelmä
Radiohäirintä on edelleen ajankohtainen ongelma, esimerkiksi GNSS-häirinnän muodossa. Radiohäirintää voidaan myös hyödyntää turvatoimena, esimerkiksi laittomien droonien torjuntaan, salakuuntelun estämiseksi ja luvattomien sekä epäilyttävien kohteiden kommunikaation estämiseksi tai sen valvonnan apuvälineenä.
Full-duplex -tekniikka on yksi ratkaisuista alati kasvavaan tarpeeseen radiospektrin tehokkaampaan hyödyntämiseen. Full-duplexin merkittävin etu on samanaikainen lähetys ja vastaanotto samalla taajuusalueella. Full-duplex teoriassa parhaimmillaan kykenisi kaksinkertaistamaan spektrin käyttöä verrattuna käytössä olevaan half-duplex tekniikkaan. Full-duplex tekniikan lähtökohtainen ongelma on itseishäiriö, jonka poistamista ja vaimentamista on tutkittu paljon ja toimivia menetelmiä sovelluskohtaisesti löytyy jo.
Tässä kandidaatintyössä käydään läpi full-duplex -tekniikan toimintaperiaatetta, huomioiden sekä sen tuomia mahdollisuuksia, että haasteita. Erityisesti kiinnitetään huomiota full-duplexin toimivuuteen radiohäirinnässä ja spektrinvalvonnassa, missä se voisi tuoda merkittäviä etuja halfduplex tekniikkaan verrattuna. Menetelmänä työssä on kirjallisuuskatsaus, jossa lähteinä käytetään tieteellisiä artikkeleja, oppikirjamaista alan kirjallisuutta, uutisartikkeleita ja alan yritysten artikkeleita. Työn tavoitteena on selvittää full-duplex tekniikan käyttökelpoisuutta radiohäirinnässä ja spektrinvalvonnassa.
Työssä tutkitaan radiohäirintää ja spektrinvalvontaa erillisinä ilmiöinä, sekä näiden kahden yhdessä toimimista. Perinteinen half-duplex -laitteistolla toimiva spektrinvalvontaa hyödyntävä radiohäirintä kärsii radiohäirinnän lopettamisesta spektrinvalvonnan ajaksi. Työssä tutkitun full-duplex -radiohäiritsimen ei tarvitse vuorotella radiohäirinnän ja spektrinvalvonnan välillä, vaan se voi suorittaa molempia samanaikaisesti.
Työssä syvennytään lopuksi tutkimaan käytännössä full-duplex -radiohäirintää ja -spektrinvalvontaa toteuttanutta tutkimusta. Tutkimuksen merkittävinä tavoitteina oli mitata itseishäiriön torjuntakykyä ja spektrinvalvontaa jäljelle jääneen itseishäiriön kanssa, käyttäen eri aaltomuotoja radiohäirintään. Radiohäirinnän tehokkuutta eri aaltomuodoilla tutkittiin myös. Tutkimuksen perusteella full-duplex -laitteiston spektrinvalvontakyky ja itseishäiriön poisto on tarpeeksi laadukasta, jotta on mahdollista saada full-duplex -laitteisto toimimaan radiohäirinnässä tehokkaasti kohtuullisen kokoisella ja kompleksisella laitteistolla. Itseishäiriön vaimennuksen tehoksi saatiin fyysisen eristyksen ja analogisen vaimennuksen menetelmillä yhteensä noin 40 dB ja sen lisäksi digitaalisilla menetelmillä noin 20±45 dB lisää. Eri aaltomuodot suoriutuivat suunnilleen samankaltaisesti spektrinvalvonnasta. Tutkimukset suoritettiin yleisellä 2,4 GHz:n ISM-kaistalla, josta aiheutui epätarkkuutta tuloksiin, joita voidaan kuitenkin pitää suuntaa antavana. Tutkimuksen tulokset indikoivat, että full-duplex -tekniikka voisi yleistyä radiohäirinnän sovelluksissa.
Full-duplex -tekniikka on yksi ratkaisuista alati kasvavaan tarpeeseen radiospektrin tehokkaampaan hyödyntämiseen. Full-duplexin merkittävin etu on samanaikainen lähetys ja vastaanotto samalla taajuusalueella. Full-duplex teoriassa parhaimmillaan kykenisi kaksinkertaistamaan spektrin käyttöä verrattuna käytössä olevaan half-duplex tekniikkaan. Full-duplex tekniikan lähtökohtainen ongelma on itseishäiriö, jonka poistamista ja vaimentamista on tutkittu paljon ja toimivia menetelmiä sovelluskohtaisesti löytyy jo.
Tässä kandidaatintyössä käydään läpi full-duplex -tekniikan toimintaperiaatetta, huomioiden sekä sen tuomia mahdollisuuksia, että haasteita. Erityisesti kiinnitetään huomiota full-duplexin toimivuuteen radiohäirinnässä ja spektrinvalvonnassa, missä se voisi tuoda merkittäviä etuja halfduplex tekniikkaan verrattuna. Menetelmänä työssä on kirjallisuuskatsaus, jossa lähteinä käytetään tieteellisiä artikkeleja, oppikirjamaista alan kirjallisuutta, uutisartikkeleita ja alan yritysten artikkeleita. Työn tavoitteena on selvittää full-duplex tekniikan käyttökelpoisuutta radiohäirinnässä ja spektrinvalvonnassa.
Työssä tutkitaan radiohäirintää ja spektrinvalvontaa erillisinä ilmiöinä, sekä näiden kahden yhdessä toimimista. Perinteinen half-duplex -laitteistolla toimiva spektrinvalvontaa hyödyntävä radiohäirintä kärsii radiohäirinnän lopettamisesta spektrinvalvonnan ajaksi. Työssä tutkitun full-duplex -radiohäiritsimen ei tarvitse vuorotella radiohäirinnän ja spektrinvalvonnan välillä, vaan se voi suorittaa molempia samanaikaisesti.
Työssä syvennytään lopuksi tutkimaan käytännössä full-duplex -radiohäirintää ja -spektrinvalvontaa toteuttanutta tutkimusta. Tutkimuksen merkittävinä tavoitteina oli mitata itseishäiriön torjuntakykyä ja spektrinvalvontaa jäljelle jääneen itseishäiriön kanssa, käyttäen eri aaltomuotoja radiohäirintään. Radiohäirinnän tehokkuutta eri aaltomuodoilla tutkittiin myös. Tutkimuksen perusteella full-duplex -laitteiston spektrinvalvontakyky ja itseishäiriön poisto on tarpeeksi laadukasta, jotta on mahdollista saada full-duplex -laitteisto toimimaan radiohäirinnässä tehokkaasti kohtuullisen kokoisella ja kompleksisella laitteistolla. Itseishäiriön vaimennuksen tehoksi saatiin fyysisen eristyksen ja analogisen vaimennuksen menetelmillä yhteensä noin 40 dB ja sen lisäksi digitaalisilla menetelmillä noin 20±45 dB lisää. Eri aaltomuodot suoriutuivat suunnilleen samankaltaisesti spektrinvalvonnasta. Tutkimukset suoritettiin yleisellä 2,4 GHz:n ISM-kaistalla, josta aiheutui epätarkkuutta tuloksiin, joita voidaan kuitenkin pitää suuntaa antavana. Tutkimuksen tulokset indikoivat, että full-duplex -tekniikka voisi yleistyä radiohäirinnän sovelluksissa.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [10016]