Signalanalyse

Um eine leistungsfähige drahtlose Funkkommunikation aufzubauen, müssen zwischen Sender und Empfänger eine Vielzahl von Parametern vor der Übertragung abgestimmt werden. Dies geschieht in der Regel auf Basis umfassender Standardisierung. Da die Leistungsfähigkeit auch in der Funkkommunikation beständig zunimmt, steigt die Komplexität dieser Übertragungsstandards. Folglich muss eine immer größere Anzahl an Parametern zur Übertragung bekannt sein.

Sind die Übertragungsstandards/-verfahren neu, nicht bekannt oder wurden verändert, müssen die technischen Parameter eines Signals manuell oder automatisch bestimmt werden. Unter Umständen ist es notwendig, neue Klassifikatoren und Dekoder zu entwickeln, sodass das Signal wiedererkannt und sein zu übertragender Inhalt wiedergegeben werden kann. Zur Signalanalyse kann das Signal live oder als Aufzeichnung vorliegen.

Unter Signalverarbeitung in der Funksignalüberwachung verstehen wir alle Bearbeitungsschritte (Erfassung, Klassifikation, Demodulation, Decodierung, Aufzeichnung, Analyse), die das Ziel haben, Informationen aus einem empfangenen Funksignal zu extrahieren und die zugehörigen technischen Signal- bzw. Übertragungsparameter zu bestimmen.

Diese, dem Zweck angepasste Signalverarbeitung, ermöglicht es militärischen und zivilen Organisationen (z.B. Polizei, Grenzschutz, Nachrichtendiensten, usw.), Signale zu analysieren. Die Ergebnisse daraus zusammen mit weiteren Informationen (z.B. Direction Finding und Localisation) bilden die Grundlagen, um ein Lagebild zu erstellen.

Moderne Radio Decoding bzw. Radio Signal Analyse Software stellt alle notwendigen Tools und Funktionen bereit, um technische Parameter von neuen, nicht automatisch identifizierten Signalen, unbekannten Modems und Übertragungsverfahren manuell zu ermitteln. Von besonderer Bedeutung sind hierbei verschiedene Signaldarstellungen sowie Mess- und Zeitfunktionen der allgemeinen Signalanalysetheorie - wie z.B.: Spektrogramm- und Spektrumdarstellungen für FFT (Fast Fourier Transformation) und Messung der Baud Rate, I/Q Darstellung, Autokorrelation, Bestimmung der digitalen Modulationsart, Fouriertransformation f, Frequenzbereichsanalyse (frequency analysis), Zeitbereichsanalyse, Symbol Rate, Bestimmung der Dekodierung usw.

Radio Monitoring bedeutet systematische Spektrumsüberwachung, bei PROCITEC mit Spezialisierung auf HF und V/UHF Funk-Frequenzen, und Signalanalyse mit dem Ziel der Signalklassifizierung und -identifizierung.

Das Frequenzspektrum ist begrenzt. Zeitgleich steigt kontinuierlich die Anzahl der Signale, die das Frequenzspektrum belegen. Deshalb gilt es mittels Radio Monitoring Software, den Überblick zu behalten, große Frequenzbereiche und unterschiedliche Signalszenarien zu überwachen. Besonderer Fokus liegt in diesem Fall auf

• der Überwachung von Zielsignale
• der Detektion interessierender Signale (SOI Signals of Interest)
• die Identifikation unbekannter Signale

Als Detektion wird die Suche und das Erfassen von Funksignalen in einem zu überwachenden Frequenzbereich bezeichnet. Die Erkennung erfolgt dabei innerhalb des Frequenzspektrums in aller Regel anhand der Energie des Signals. Über adaptive Energieschwellen wird dabei das Signal in seiner Bandbreite detektiert und vom umliegenden Rauschen oder benachbarten Signalen getrennt.

Mit Hilfe von Klassifikatoren misst die Software automatisch die Modulationsparameter (u.a. FFT Length, Baud Rate, ...) eines Funksignals. Mit den Parametern wird gegen die Liste bekannter Funksignale geprüft und so bekannte Modems (Modemklassifikation) erkannt.

Signalmonitoring und –analyselösungen benötigen eine breit angelegte Dekodierfähigkeit für die zahlreichen Funkprotokolle wie z.B.

• CODAN, CLOVER, PACTOR
• ACARS, POCSAG
• TETRA und anderen Professional Mobile Radio (PMR) -Protokollen wie APCO-25

Je umfangreicher die verwendete Dekoderbibliothek, desto höher die Quote an direkt detektierten, identifizierten und klassifizierten Signalen sowie die erfolgreiche Extraktion von Signalinhalten. go2signals vereint 35 verschiedene Demodulatoren und rund 200 Decoder. Daraus ergeben sich mehr als 350 verfügbare Modemtypen, gebündelt in Pakete mit Standard-, PMR/SAT- und militärischen (MIL) Dekodern. Kundenspezifische Decoder können einfach selbst entwickelt und in bestehende Systeme integriert werden. Spezielle Dekoderbeschreibungs-Sprachen wie z.B. pyDDL. Dekoderentwicklungsumgebung und Dekoderdebugger sind in go2signals vorhanden.

Unter Demodulation versteht man die Rückgewinnung des Rohdatenstroms bzw. der Rohdaten-Struktur aus einem empfangenem Funksignal, welcher zur Übertragung auf ein Trägersignal auf moduliert wurde. Parameter wie z.B. Modulationsart, Symbolrate, Shift, FFT usw. beschreiben die technische Umsetzung und müssen für die Parametrierung des benötigten Demodulators bekannt sein. Mit Hilfe der Modulationsartenklassifikation können diese Parameter auch automatisch aus einem Signal bestimmt werden.

Neben den Punkten Demodulation und Dekodierung von Funksignalen ist das Aufzeichnen und die Protokollierung sämtlicher interessierender Funksignale in einem gegebenen Szenario wichtig . Signalaufzeichnungen sind die Grundlage für die offline Analyse mit tiefgehende manueller Bestimmung der technischen Signalparameter und Übertragungsverfahren.

Weitere Informationen und Beschreibungen finden Sie in unserer Broschüre go2signals products unter https://procitec.com/downloads . Oder treten Sie direkt mit uns in Kontakt sales@procitec.de.