Radioastronomisten mittausten häiriötekijöiden monitorointi ohjelmistoradiolla

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2015-02-09
Department
Major/Subject
Signaalinkäsittely
Mcode
S3013
Degree programme
EST - Elektroniikka ja sähkötekniikka
Language
fi
Pages
74 + 37
Series
Abstract
Langattomia yhteyksiä hyödyntävien laitteiden ja sovellusten määrä kasvaa jatkuvasti, mikä lisää myös radioympäristön sisältämien häiriöiden määrää. Laitteiden hyödyntämät yhteydet myös kehittyvät entistä dynaamisempaan suuntaan, mikä monimutkaistaa niistä aiheutuvia häiriöitä. Samalla radioastronomiassa käytetyt entistä herkemmät radiovastaanottimet tekevät mittauksista herkempiä tehotasoltaan yhä pienemmille häiriöille, korostaen häiriöiden monitoroinnin ja suodatuksen tärkeyttä radioastronomian tieteenalalla. Tämän diplomityön tavoitteena oli toteuttaa ohjaus- ja tiedonkeräysohjelmisto Ettus Research USRP N210 ohjelmistoradiolle radioastronomisten mittausten häiriötekijöiden monitorointiin. Järjestelmällä pyrittiin vastaamaan radioastronomisten mittausten kasvavan häiriöherkkyyden sekä häiriöympäristön kehityksen asettamiin haasteisiin. Ohjelmiston toteuttamisen lisäksi työssä tutkittiin ja karakterisoitiin USRP N210 -ohjelmistoradiojärjestelmän radioteknisiä ominaisuuksia, kuten laitteen herkkyyttä, pyyhkäisynopeutta, taajuusvastetta sekä laitteen kaistanleveyden selektiivisyyttä. Työssä myös selvitettiin järjestelmän suorituskykyä rajoittavia tekijöitä, millä pyrittiin tehostamaan ja edesauttamaan järjestelmän jatkokehittämistä. Työssä toteutetulla ohjelmistolla voidaan tukea Metsähovin nykyisen häiriömonitorointijärjestelmän toimintaa. Työssä hyödynnetyn ohjelmistoradiolaitteiston avulla voidaan esimerkiksi saavuttaa Metsähovin nykyistä häiriömonitorointijärjestelmää huomattavasti parempi aikatason resoluutio. Lisäksi toteutetulla järjestelmällä saavutetaan suurempi herkkyys nykyistä häiriömonitorointijärjestelmää pienemmillä pyyhkäisyajoilla. Järjestelmä mahdollistaa siis entistä lyhyempien ja tehotasoltaan pienempien radiohäiriöiden havaitsemisen. Luotettavien absoluuttisten mittausten suorittaminen USRP N210 -ohjelmistoradiojärjestelmällä vaatii kuitenkin laitteen kalibrointia sekä laitteen ulkoisten- ja sisäisten virhelähteiden huomiointia. Laitteen kalibrointiin ja mittaustulosten suodattamiseen kiinnitettiinkin erityistä huomiota laitteistoa ohjaavaa ohjelmistoa kehitettäessä. Järjestelmän mittaustulosten luotettavuuden varmistaminen vaatii kuitenkin vielä jatkotutkimuksia.

The amount of Radio Frequency Interference (RFI) continues to increase as the number of wireless devices and applications continues to grow. Meanwhile, the spectrum usage continues evolving towards more dynamic operating models, which means that the RFI environment is also evolving. This evolution together with the increasing sensitivity of the receivers used in radio astronomical measurements continues to raise the importance of RFI mitigation and RFI monitoring in radio astronomy. The objective of this thesis was to implement a control- and data acquisition software for the Ettus Research USRP N210 software defined radio (SDR) for the use of monitoring the RFI in radio astronomical measurements. The goal was to use the SDR to improve the time-domain resolution, sensitivity and flexibility of the RFI monitoring system currently used in the Metsähovi Radio Observatory. Furthermore, the goal was to characterize the technical performance of the USRP N210. The characterization consisted of measuring the sensitivity, sweep speed, frequency response and bandwidth selectivity of the USRP N210. The performance limiting factors of the system were also examined and documented. Furthermore, the internal error sources and calibration of the USRP were also taken into account while implementing the software. The software implemented in this thesis can be used to improve the sweep speed and sensitivity of the current RFI monitoring system used in Metsähovi Radio Observatory. However, the reliability of the measurements made with the implemented software needs to be investigated further. Further investigations should also be carried out on the internal error sources and shielding of the USRP N210.
Description
Supervisor
Skyttä, Jorma
Thesis advisor
Kirves, Petri
Keywords
ohjelmistoradio, USRP, RFI, radioastronomia
Other note
Citation