Разработка стенда для анализа работы радиостанций в стандартах связи APCO P25, DMR И TETRA на основе широкополосных программно определяемых радиоприемников и программного инструментария GNU RADIO

Александр Васильевич Коробейников; Михаил Анатольевич Бояршинов

doi:10.22213/2413-1172-2022-4-73-85

Авторы

А. В. Коробейников ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
М. А. Бояршинов ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2022-4-73-85

Ключевые слова:

SDR, GNU Radio, Osmocom, HackRF One, AstroMeta Digital TV Dongle, APCO P25, DMR, TETRA

Аннотация

Рассматриваются вопросы разработки инструментального комплекса (стенда) для анализа функционирования радиостанций в стандартах цифровой радиосвязи APCO P25, DMR и TETRA на основе технологий программно определяемых радиосистем (SDR) в голосовом режиме. В основу стенда положен широкополосный SDR-приемопередатчик HackRF One и открытый программный инструментарий GNU Radio. Совместно с SDR-приемопередатчиком HackRF One предложено использовать SDR TV-тюнер AstroMeta Digital TV Dongle в качестве доступного приемника. Предложена структура аппаратной и программной частей стенда. Программная реализация указанных стандартов цифровой радиосвязи выполнена на основе открытых библиотек проекта Osmocom - BoadBot OP25 и TETRA Live Monitor. При практической проверке функционирования стенда использовалась операционная система Linux Debian 10 и программный инструментарий GNU Radio 3.7. Приведены результаты практической апробации разработанного стенда как при взаимодействии в голосовом режиме с радиостанциями указанных стандартов радиосвязи, так и между SDR-передатчиком HackRF One и SDR TV-тюнером AstroMeta Digital TV Dongle. Для стандартов радиосвязи APCO P25 и DMR на разработанном стенде практически апробированы режимы приема и передачи речевого сигнала, а для стандарта радиосвязи TETRA - режимы сканирования радиоэфира и приема речевого сигнала. В качестве подтверждения работоспособности стенда для перечисленных стандартов радиосвязи приведены экранные формы программ, реализующих указанные режимы взаимодействия между аппаратными компонентами стенда. Предлагаемая архитектура стенда позволяет расширять список поддерживаемых стандартов радиосвязи. Разработанный стенд может быть использован: 1) в учебных целях при изучении стандартов радиосвязи; 2) при разработке и отладке разрабатываемых систем радиосвязи; 3) для контрольного тестирования при выпуске радиосистем.

Биографии авторов

А. В. Коробейников, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

кандидат технических наук, доцент кафедры программного обеспечения

М. А. Бояршинов, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

кандидат технических наук, доцент кафедры радиотехники

Библиографические ссылки

Ulema M.Introduction to technologies and standards for Critical Communications. Fundamentals of Public Safety Networks and Critical Communications Systems, 2018, pp. 55-64. https://doi.org/10.1002/9781119369554.ch4

Ulema M. Project 25 (P25). Fundamentals of Public Safety Networks and Critical Communications Systems, 2018, pp. 65-85. https://doi.org/10.1002/9781119369554.ch5

Ulema M. Digital Mobile Radio (DMR). Fundamentals of Public Safety Networks and Critical Communications Systems, 2018, pp. 107-120. https://doi.org/10.1002/9781119369554.ch7

Nikitin A., Manakov A., Kushpil I., Kostrominov A., Osminin A. On the issue of using digital radio communications of the DMR standard to control the train traffic on Russian Railways. 2020 IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS), 2020, pp. 1-6. https://doi.org/10.1109/ewdts50664.2020.9224707

Ulema M. Terrestrial trunked radio (TETRA). Fundamentals of Public Safety Networks and Critical Communications Systems, 2018, pp. 87-106. https://doi.org/10.1002/9781119369554.ch6

Svrzić S. 25 years of the Tetra Standard and technology for contemporary digital trunking systems of Professional Mobile Radio Communications. Vojnotehnicki Glasnik, 2021, no. 69 (2), pp. 426-460. https://doi.org/10.5937/vojtehg69-29340

Savelli P., Savaux V., Desnos P., Zeineddine A., Kanj M., Delacourt C. Flexible multi-standard digital front-end for LPWA Technologies, 2020. https://doi.org/10.36227/techrxiv.11961264

Kaidenko M. M., Roskoshnyi D. V. Software defined radio in communications. Lecture Notes in Electrical Engineering, 2019, pp. 227-238. https://doi.org/10.1007/978-3-030-16770-7_11

Thangadurai N., Chetna Kh. A Review on Recent Trends in Software Defined Radio Design and Applications.International Journal of Advanced Research in Electronics and Communication Engineering (IJARECE), 2017, no. 6, pp. 1021-1025.

Delahaye J.-P., Ribault A., Kirsch O. CERTIF: conformity tests on software defined radio platforms. Wireless Innovation Forum Summit on Wireless Communications Technologies. La Jolla Amago, 2019.

Roenkov D.N., Plekhanov P.A. On the assessment of the reliability of the Train Radio Communication Channel. Journal of Physics: Conference Series, 2021, no. 2131 (4), p. 042096. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2131/4/042096

Gummineni M., Polipalli T.R. Implementation of reconfigurable transceiver using GNU Radio and hackrf one. Wireless Personal Communications, 2020, no. 112 (2), pp. 889-905. https://doi.org/10.1007/s11277-020-07080-0

Martoyo I., Setiasabda P., Kanalebe H.Y., Uranus H.P., Pardede M. Software defined radio for education: Spectrum analyzer, FM receiver/transmitter and GSM sniffer with hackrf one. 2018 2nd Borneo International Conference on Applied Mathematics and Engineering (BICAME), 2018, pp. 188-192. https://doi.org/10.1109/bicame45512.2018.1570509150

Sheybani E. Universal Software Radio Peripheral/GNU Radio-based implementation of a software-defined radio communication system. Strategic Innovations and Interdisciplinary Perspectives in Telecommunications and Networking, 2019, pp. 227-240. https://doi.org/10.4018/978-1-5225-8188-8.ch012

Fuhrmann T., Farmbauer M., Niemetz M.Integrating GNU radio into a virtual course about communication systems. 44th International Convention on Information, Communication and Electronic Technology (MIPRO), 2021, pp. 1565-1570. https://doi.org/10.23919/mipro52101.2021.9596700

Molla D., Badis H., George L., Berbineau M. Software defined radio platforms for Wireless Technologies. IEEE Access, 2022, no. 10, pp. 26203-26229. https://doi.org/10.1109/access.2022.3154364

Aguilar-Gonzalez R., Prieto-Guerrero A., Ramos V., Santos-Luna E., Lopez-Benitez M. A comparative study of RTL-SDR dongles from the perspective of the final consumer. 2020 IEEE International Conference on Consumer Electronics (ICCE), 2020, pp. 1-5. https://doi.org/10.1109/icce46568.2020.9043161

Yagoub R., Benadda B., Benaissa M., Taleb-Ahmed A., Lahouel A., Zane F. Low cost SDR receiver implementation using RTL-SDR Dongle. Telecommunications and Radio Engineering, 2019, no. 78 (8), pp. 691-705. https://doi.org/10.1615/telecomradeng.v78.i8.50

Falih M. D., Hafidudin, Ramadan D.N., Hadiyoso S. Implementation of GPRS service on mobile network based OSMOCOM. 2019 IEEE Conference on Sustainable Utilization and Development in Engineering and Technologies (CSUDET), 2019, pp. 276-280. https://doi.org/10.1109/csudet47057.2019.9214748

Xia Y., Ma Z., Huang Z. Radar waveform recognition based on a two stream convolutional network and software defined radio. IET Radar, Sonar & Navigation, 2022, no. 16 (5), pp. 837-851. https://doi.org/10.1049/rsn2.12224