SIGMA-NOT - PORTAL INFORMACJI TECHNICZNEJ - Największa baza artykułów technicznych online

PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY

miesięcznik ISSN 1230-3496, e-ISSN 2449-7487 - rok powstania: 1928
Stowarzyszenie Elektryków Polskich

ESTYMACJA GŁĘBI W TELEWIZJI SWOBODNEGO PUNKTU WIDZENIA
(ang. DEPTH ESTIMATION IN FREE-VIEWPOINT TELEVISION)

DOI:10.15199/59.2019.6.60
Dawid Mieloch

Streszczenie
Stworzenie nowej metody estymacji map głębi przeznaczonej dla systemów telewizji swobodnego widzenia jest głównym celem przedstawionych badań. W telewizji swobodnego punktu widzenia możliwości widza są rozszerzone poprzez możliwość kontroli aktualnie oglądanego przez niego punktu widzenia sceny. Nowa metoda estymacji map głębi zaproponowana przez autora składa się z trzech części: przestrzennie spójnej estymacji map głębi opartej na segmentacji widoków, metodzie zwiększenia spójności czasowej map głębi zmniejszającej złożoność obliczeniową estymacji oraz nową metodę zrównoleglania procesu optymalizacji opartego na wykorzystaniu grafów.
Słowa kluczowe: mapa głębi, segmentacja obrazu, telewizja swobodnego punktu widzenia
Abstract
The development of a novel depth estimation method for free viewpoint television systems is the main goal of presented research. In free viewpoint television the functionalities offered to a viewer are extended by the possibility of controlling the displayed viewpoint of a scene. The novel method for depth estimation proposed by the author of the dissertation consists of three parts: the interview consistent segment-based depth estimation method, the temporal consistency enhancement that simultaneously increases temporal consistency of depth maps and reduces the complexity of estimation, and a new method of parallelisation for graph based depth estimation methods.
Keywords: depth map, image segmentation, free-viewpoint television
1. WSTĘP Telewizja swobodnego punktu widzenia (ang. free-viewpoint television - FTV) [5], [11], [15] umożliwia swobodną nawigację poprzez naturalną trójwymiarową scenę. Użytkownik systemu FTV może oglądać nie tylko widoki zarejestrowane przez rzeczywiste kamery - idea swobodnej nawigacji zakłada możliwość oglądania sceny z dowolnego miejsca i kierunku obserwacji. Tak zwane widoki wirtualne mogą być umieszczone nawet między lub przed rzeczywistymi kamerami systemu. Po pierwsze, wiele widoków sceny jest rejestrowanych synchronicznie przez kamery systemu FTV. Następnie, trójwymiarowa reprezentacja sceny jest estymowana i używana, razem z rzeczywistymi widokami, do syntezy widoków wirtualnych [1], [2]. Najczęściej wykorzystywaną reprezentacją sceny w systemach FTV jest MVD (ang. multiview plus depth), w której scena jest reprezentowana jako zbiór widoków i odpowiadających im map głębi. Przykład takiej reprezentacji dla jednej z testowych sekwencji został przedstawiony na rys. 1. Mapa głębi to sekwencja macierzy próbek głębi dla każdego punktu danego widoku. Dla uproszczenia, macierze te są zazwyczaj wizualizowane jako obrazy w skali szarości. Widok 0 Widok 1 Widok 2 Mapa głębi dla widoku 0 Mapa głębi dla widoku 1 Mapa głębi dla widoku 2 Rys. 1. Przykład reprezentacji MVD dla sekwencji testowej "Poznań Fencing2". Mapy głębi mogą być estymowane algorytmicznie z użyciem wielu widoków zarejestrowanej sceny. Głębia punktu jest wyliczana na podstawie poszukiwania punktu odpowiadającego, czyli punktu, który reprezentuje tą samą część sceny w innym widoku. Estymacja głębi na podstawie widoków zarejestrowanych przez kamery systemu FTV jest głównym problemem rozpatrywanym przez autora. Jakość map głębi ma bezpośredni wpływ na jakość syntezowanych widoków wirtualnych [9], a zatem również na jakość końcowego wrażenia nawigowania przez scenę. Stworzenie nowej oryginalnej metody estymacji map głębi, która zapewnia wysoką jakość wi [...]

ZAKUP JEDNORAZOWY I DOSTĘP DO WIRTUALNEJ CZYTELNI
PRENUMERATA PAPIEROWA

Metoda płatności: Płatności elektroniczne (karta kredytowa, przelew elektroniczny)
Dostęp do publikacji (format pdf): 6.00 zł	DO KOSZYKA
Dostęp do Wirtualnej Czytelni - archiwalne e-zeszyty czasopisma (format swf) - 1h: 24.60 zł	DO KOSZYKA
Dostęp do Wirtualnej Czytelni - archiwalne e-zeszyty czasopisma (format swf) - 4h: 43.05 zł	DO KOSZYKA
Dostęp do Wirtualnej Czytelni - archiwalne e-zeszyty czasopisma (format swf) - 12h: 73.80 zł	DO KOSZYKA

Prenumerata

Szanowny Kliencie!
Zamów roczną prenumeratę w wersji PLUS a uzyskasz dostęp do archiwalnych publikacji tego czasopisma.
Nie zwlekaj - skorzystaj z tysięcy publikacji o najwyższym poziomie merytorycznym.

prenumerata papierowa roczna PLUS (z dostępem do archiwum e-publikacji) - tylko 486.00 zł
prenumerata papierowa roczna PLUS z 10% rabatem (umowa ciągła) - tylko 437.40 zł *)
prenumerata papierowa roczna - 396.00 zł
prenumerata papierowa półroczna - 198.00 zł
prenumerata papierowa kwartalna - 99.00 zł

okres prenumeraty:

*) Warunkiem uzyskania rabatu jest zawarcie umowy Prenumeraty Ciągłej (wzór formularza umowy do pobrania).
Po jego wydrukowaniu, wypełnieniu i podpisaniu prosimy o przesłanie umowy (w dwóch egzemplarzach) do Zakładu Kolportażu Wydawnictwa SIGMA-NOT.

Zaprenumeruj także inne czasopisma Wydawnictwa "Sigma-NOT" - przejdź na stronę fomularza zbiorczego »

Bibliografia

[1] Ceulemans B., Lu S., Lafruit G., Munteanu A. 2018. “Robust Multiview Synthesis For Wide-Baseline Camera Arrays". IEEE Transactions on Multimedia 20(9): 2235-2248.
[2] Dziembowski A., Grzelka A., Mieloch D., Stankiewicz O., Wegner K., Domański M. 2016. “Multiview synthesis — Improved view synthesis for virtual navigation". 2016 Picture Coding Symposium (PCS): 1-5.
[3] HEVC reference codec. Dokumentacja i implementacja dostępna online: https://hevc.hhi. fraunhofer.de/svn/svn_HEVCSoftware/.
[4] Kolmogorov V., Zabin R. 2004. “What energy functions can be minimized via graph cuts?". IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence 26(2): 147-159.
[5] Lafruit G., Domański M., Wegner K., Grajek T., Senoh T., Jung J., Kovács P., Goorts P., Jorissen L., Munteanu A., Ceulemans B., Carballeira P., García S., Tanimoto M. 2016. “New visual coding exploration in MPEG: Super-MultiView and Free Navigation in Free viewpoint TV". 2016 Proceedings of the Electronic Imaging Conference: Stereoscopic Displays and Application, San Francisco: 1-9.
[6] Li L., Zhang S., Yu X., Zhang L. 2018. “PMSC: PatchMatch-Based Superpixel Cut for Accurate Stereo Matching". IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology 28(3): 679-692.
[7] Mieloch D. 2018. "Depth Estimation in Free-Viewpoint television". Praca doktorska.
[8] Mieloch D., Dziembowski A., Grzelka A. 2016. “Segmentacja obrazu w estymacji map głębi". Przegląd Telekomunikacyjny 88(6): 241-244.
[9] Nur G., Dogan S., Arachchi H., Kondoz A. 2010. “Impact of depth map spatial resolution on 3D video quality and depth perception". 3DTV-Conference: The True Vision - Capture, Transmission and Display of 3D Video: 1-4.
[10] Seo D., Jo K. 2017. “Multi-layer superpixel-based MeshStereo for accurate stereo matching". 10th International Conference on Human System Interactions (HSI): 242-245.
[11] Stankiewicz O., Domański M., Dziembowski A., Grzelka A., Mieloch D., Samelak J. 2018. “A Freeviewpoint Television System for Horizontal Virtual Navigation". IEEE Transactions on Multimedia 20(8): 2182-2195.
[12] Stankiewicz O., Domański M., Wegner K. 2015. “Estimation of temporally-consistent depth maps from video with reduced noise". 3DTV-Conference: The True Vision - Capture, Transmission and Display of 3D Video (3DTV-CON): 1-4.
[13] Stankiewicz O., Wegner K., Tanimoto M., Domański M. 2013. “Enhanced Depth Estimation Reference Software (DERS) for Free-viewpoint Television". Dokument ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 MPEG M31518.
[14] Stankiewicz O., Wegner K., Tanimoto M., Domański M. 2013. “Enhanced view synthesis reference software (VSRS) for Free-viewpoint Television". Dokument ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11, MPEG M31520.
[15]Tanimoto M. 2014. “FTV standardization in MPEG.". 2014 3DTV-Conference: The True Vision - Capture, Transmission and Display of 3D Video (3DTV-CON): 1-4.
[16]Yao C., Tillo T., Zhao Y., Xiao J., Bai H., Lin C. 2014. “Depth Map Driven Hole Filling Algorithm Exploiting Temporal Correlation Information". IEEE Transactions on Broadcasting 60(2): 394-404.
[17]Zhu H., Wang Q., Yu J. 2017 “Occlusion-Model Guided Antiocclusion Depth Estimation in Light Field". IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing 11(7): 965-978.

INNE PUBLIKACJE W TYM ZESZYCIE

ADAPTACYJNA METODA RSSD W SYSTEMIE LOKALIZACYJNYM BLE - DOI:10.15199/59.2019.6.73

Marcin Kołakowski

1. WPROWADZENIE Rozwój techniki i medycyny oraz idące za nim zwiększenie długości życia powoduje, że w społeczeństwie wzrasta liczba osób w podeszłym wieku. Wraz z wiekiem rośnie podatność na schorzenia związane z zaburzeniami funkcji poznawczych np. otępienie lub demencja. Jednym z objawów powyższych zaburzeń są problemy z pamięcią i roztargnienie, które często skutkują gubieniem we własnym mieszkaniu przedmiotów codziennego użytku takich jak np. klucze, okulary lub leki. Wyniki jednej z ankiet przeprowadzonych wśród ludzi opiekującymi się chorymi na demencję pokazały, że jest to powszechny problem [1]. Podczas wizyt u pacjenta ponad połowa opiekunów spędzała dziennie prawie pół godziny na poszukiwaniu zgubionych przedmiotów. Problem ten można częściowo rozwiązać za pomocą nowoczesnych systemów wspierające osoby starsze w ich codziennym funkcjonowaniu. W literaturze można znaleźć przykłady systemów przeznaczonych do lokalizacji zagubionych przedmiotów wewnątrz pomieszczeń. Jednym z nich jest system wykorzystujący technikę RFiD [2], w którym do obiektów przytwierdzone są pasywne etykiety. Niewątpliwą zaletą tego rozwiązania jest niski koszt oraz brak konieczności ładowania etykiet. Platforma wsparcia osób starszych realizowana w ramach projektu IONIS [3] oferuje analogiczne rozwiązanie mające na celu pomoc użytkownikom w poszukiwaniu zagubionych przedmiotów. Funkcjonalność ta zrealizowana zostanie za pomocą radiowego systemu lokalizacyjnego wykorzystującego energooszczędny interfejs radiowy Bluetooth Low Energy (BLE). W systemie tym lokalizowane etykiety mają formę niewielkich breloków zawierających nadajniki BLE, okresowo nadające pakiety. Etykiety będą lokalizowane na podstawie pomiarów poziomów odbieranych sygnałów RSS (Received Signal Strength) przez węzły systemu. Do lokalizacji etykiet można wykorzystać co najmniej kilka technik. Jedną z najpopularniejszych stosowanych w wąskopasmowych systemach lokalizacyjnych więcej »

AEGIS - MOBILNE URZĄDZENIE DO WYTWARZANIA KURTYNY ELEKTROMAGNETYCZNEJ DLA ZASTOSOWAŃ SPECJALNYCH I OCHRONY PRZED RCIED - DOI:10.15199/59.2019.6.52

Piotr Rajchowski Krzysztof K. Cwalina Jarosław Magiera Paweł T. Kosz Agnieszka Czapiewska Robert Burczyk Jarosław Sadowski Sławomir J. Ambroziak

1. WSTĘP Podczas licznych działań operacyjnych służb państwowych takich jak Straż Graniczna czy też Policja ich funkcjonariusze muszą obchodzić się z przedmiotami o nieznanym i podejrzanym pochodzeniu. Często w obszarach lotnisk i terminali komunikacyjnych istnieje konieczność poddania analizie zawartości porzuconych paczek (np. bagażu) i niezidentyfikowanych obiektów, aby określić czy nie zawierają one np. materiałów wybuchowych. Z racji wymaganej konieczności stosowania możliwie najwyższych środków bezpieczeństwa każdy przedmiot traktowany jest jak potencjalny prowizoryczny ładunek wybuchowy, np. sterowany drogą radiową (RCIED - Radio Controlled Improvised Explosive Device). W celu zwiększenia bezpieczeństwa funkcjonariuszy oraz osób postronnych stosowane są urządzenia do wytwarzania tzw. kurtyny elektromagnetycznej. Zabieg ten można rozumieć jako wytworzenie szerokopasmowego sygnału zagłuszającego mającego na celu uniemożliwić realizację łączności radiowej, np. z użyciem systemów telefonii komórkowej. Warto zauważyć, iż w wielu przypadkach konieczne jest utrzymanie własnej komunikacji radiowej w celach operacyjnych. W tym celu sygnał zagłuszający należy poddać przetwarzaniu, aby w szerokim pasmie zagłuszanych częstotliwości wyizolować niezagłuszone pasma ochronne. Obecnie, na rynku technologii znane są urządzenia do wytwarzania kurtyny elektromagnetycznej przeznaczone do zastosowań specjalnych. Niestety ich parametry techniczne jak i użytkowe często nie stoją w zgodzie z wymaganiami organów bezpieczeństwa państwa, a dodatkowo ich fizyczna dostępność jest ograniczona. W związku z powyższym w Katedrze Systemów i Sieci Radiokomunikacyjnych Politechniki Gdańskiej (KSiSR PG) zdecydowano się podjąć pracę nad budową przenośnego urządzenia do wytwarzania szerokopasmowego sygnału zagłuszającego o parametrach użytkowych spełniających oczekiwania funkcjonariuszy organów bezpieczeństwa. 2. MOBILNE URZĄDZENIE DO WYTWARZANIA KUR więcej »

ANALIZA ALGORYTMU DYNAMICZNEGO PRZYDZIAŁU ZASOBÓW RADIOWYCH DLA KANAŁU PUCCH W SIECI LTE - DOI:10.15199/59.2019.6.30

Maciej Czerniecki Jacek Wszołek Wiesław Ludwin Marek Sikora

1. WSTĘP Procesy planowania oraz optymalizacji sieci komórkowych standardu LTE wymagają odpowiedniego zwymiarowania kanału PUCCH (Physical Uplink Control CHannel) [1]. Wymiarowanie kanału PUCCH polega na przydzielaniu mu odpowiedniej ilości zasobów radiowych, mierzonych, tzw. liczbą bloków zasobów RB (Resource Block) oraz na konfiguracji maksymalnej częstości wysyłania komunikatów SR (Scheduling Request) i raportów CSI (Channel State Information). W łączu "w górę" systemu LTE liczba dostępnych bloków RB, które mogą być przydzielone na potrzeby albo kanału PUSCH (Physical Uplink Schared CHannel) [1] albo PUCCH uzależniona jest od szerokości pasma częstotliwości, przydzielonego danej stacji bazowej eNodeB. Przykładowo, system LTE pracujący z wykorzystaniem pasma o szerokości 20 MHz, ma do dyspozycji 100 RB. Kanał PUSCH odpowiedzialny jest za transmisję danych użytkownika systemu (User Plane), natomiast kanał PUCCH odpowiada za sygnalizację (Control Plane). Wiadomości sygnalizacyjne przesyłane kanałem PUCCH to komunikaty SR (Scheduling Request) potwierdzenia poprawności transmisji protokołu HARQ [2] oraz wiadomości CSI (Channel State Information), które zawierają komunikaty CQI (Channel Quality Information) [2], RI (Rank Indicator) [2], a także, opcjonalnie, PMI (Precoding Matrix Indicator) [2]. Wiadomości CSI stanowią swego rodzaju raporty opisujące stan kanału radiowego w łączu "w dół". Każdy terminal będący w stanie RRCConnected, a więc podłączony do sieci LTE oraz transmitujący dane jest zobligowany do periodycznego wysyłania wspomnianych wiadomości sygnalizacyjnych. O tym jak często terminal może wysyłać wiadomości SR oraz jak często i z jaką dokładnością raportowany jest stanu kanału radiowego za pośrednictwem wiadomości CSI decyduje konfiguracja danej stacji bazowej eNodeB. Konfiguracja ta jest najczęściej wynikiem procesu optymalizacji. Bowiem częste i dokładne raportowanie stanu kanału radiowego oraz możliwość c więcej »

ANALIZA POBORU MOCY RUTERÓW BEZPRZEWODOWYCH IEEE 802.11N W RÓŻNYCH STANACH PRACY - DOI:10.15199/59.2019.6.43

Marek Wesołowski Michał Kowal Sławomir Kubal

1. WPROWADZANIE W dzisiejszych czasach sieci WLAN są bezsprzecznie najczęściej budowanymi sieciami bezprzewodowym. W chwili obecnej najpopularniejszym standardem jest IEEE 802.11n [1], który oferuje zadowalające przepustowości przy stosunkowo niskiej cenie urządzeń. Dla przeciętnego użytkownika sieć bezprzewodowa o przepustowości dochodzącej do 640Mbt/s, przy kanale o szerokości 40MHz oraz użyciu MIMO 4x4 (ang. Multiple Input Multiple Output), jest w zupełności wystarczająca. W większości przypadków wąskim gardłem dostępu o Internetu staje się sieć dostawcy usług ISP (ang. Internet Service Provider). Popularność sieci WLAN wynika również z faktu łatwości ich uruchomienia oraz konfiguracji. Oczywiście wspomniana łatwość uruchamiania implikuje fakt, że większość z nich pracuje przy standardowych ustawienia, najczęściej z pełna mocą - chociaż bardzo często jest to zbyteczne i tylko powoduje niepotrzebne interferencje z innymi sieciami pracującymi na tym samym obszarze. Potencjalny projektant i administrator sieci bezprzewodowych WLAN ma dostęp do szerokiego wachlarza urządzeń dostępnych na rynku. Może wybrać profesjonalny punkt dostępowy, punkt dostępowy dla użytku domowego, czy może również uruchomić sieć WLAN w oparciu o mikrokomputer typu Raspberry Pi3 lub nawet przy użyciu swojego smartfonu. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów poboru energii przez punkty dostępowe w różnych fazach pracy: trybie bezczynności (rozsyłanie ramek beacon), trybie dołączania użytkownika do sieci oraz podczas transmisji danych. Pobór energii przez urządzenia sieciowe jest bardzo ważnym aspektem ich pracy, często pomijanym przez użytkowników końcowych. W dobie Internetu Rzeczy często urządzenia muszą pracować na zasilaniu bateryjnym lub akumulatorowym i wówczas warto dysponować wiedzą, jak dużo i w jakich fazach dane urządzenie pobiera energii. Pozwala to na optymalizację ich ustawień i w efekcie wydłużenie czasu ich pracy. Badania przep więcej »

ANALIZA PORÓWNAWCZA WYBRANYCH METOD SYNCHRONIZACJI RAMKOWEJ W GĘSTYCH SIECIACH SENSOROWYCH - DOI:10.15199/59.2019.6.65

Marek Sikora Wiesław Ludwin Jacek Wszołek

1. WSTĘP W większości bezprzewodowych systemów akwizycji danych, w tym między innymi w gęstych sieciach sensorowych DSN (Dense Sensor Network) przesyłane są bardzo krótkie wiadomości o długości do 256 symboli Moduły radiowe działające w tego typu sieciach oferują niewielkie przepływności i charakteryzują się stosunkowo prostotą konstrukcją. A przesyłane za ich pomocą ramki zawierają preambułę złożoną z antypodalnych symboli. Tak zbudowana preambuła pozwala na uzyskanie w odbiorniku stanu ustalonego układów automatycznej regulacji wzmocnienia ARW/AGC (Automatic Gain Control), a także synchronizacji czasu próbkowania, częstotliwości nośnej CFO (Carrier Frequency Offset) i synchronizacji fazowej. Ponadto unikatowa sekwencja symboli umożliwia jednoznaczne określenie początku ramki, której nagłówek zawiera, na przykład, adres punktu pomiarowego oraz pole z danymi pomiarowymi. W przypadku gęstej sieci sensorowej DSN, złożonej z kilkuset czujników rozmieszczonych na stosunkowo małym obszarze, przeznaczonej do monitorowania stanu konstrukcji mechanicznych SHM (Structural Health Monitoring) kluczowego znaczenia nabiera czas zajętości kanału radiowego. Z punktu widzenia czasu zajętości kanału radiowego, przesyłanie preambuły oraz unikatowej sekwencji identyfikującej początek ramki może znacząco pogorszyć wykorzystanie zasobów transmisyjnych. Zasadnym wydaje się więc rozważenie takich metod i rozwiązań technicznych, które pozwoliłyby na skrócenie czasu zajętości kanału radiowego nawet kosztem niewielkiego pogorszenia sprawności energetycznej nadajnika. W prezentowanym rozwiązaniu preambułę oraz unikatową sekwencję identyfikującą początek ramki zastąpiono unikatową sekwencją synchronizacyjną nałożoną na ciąg symboli informacyjnych. Koncepcję, tzw. nałożonej synchronizacji po raz pierwszy zaproponowali w swoich pracach Makrakis [2] i Steingass [1]. W obydwu zaproponowanych przez nich rozwiązaniach funkcja korelacji przebiegu synchr więcej »

ANALIZA STANDARDU IEEE 802.11AA DLA SIECI GĘSTYCH - DOI:10.15199/59.2019.6.62

Damian Chabior Marek Natkaniec Łukasz Prasnal

1. WSTĘP Wzrastająca popularność usług transmisji dźwięku oraz strumieniowania wideo powoduje konieczność poprawy jakości ich świadczenia QoS (Quality of Service) w lokalnych sieciach bezprzewodowych WLANs [1]. Jednym z najnowszych rozszerzeń poruszających problem QoS w sieciach WLAN jest standard IEEE 802.11aa, który został opublikowany w 2012 roku [2]. Głównym celem pracy było sprawdzenie, jak standard IEEE 802.11aa zachowuje się podczas pracy w specyficznym środowisku tzw. sieci gęstej. Symulacje zostały przeprowadzone dla otwartej przestrzeni oraz budynku biurowego. Zamodelowane zostały różne scenariusze, w których zmieniane było środowisko pracy stacji oraz liczba pokoi, gdzie znajdowały się nadające stacje. Dodatkowo został sprawdzony wpływ poziomu mocy nadajnika na wydajność pracy sieci bezprzewodowej. Dla każdego scenariusza zebrano ilości traconych ramek, wartości ruchu realizowanego, opóźnienia oraz jittera. Z uwagi na brak miejsca w artykule przedstawiono jedynie wyniki ruchu realizowanego, aczkolwiek wyciągnięte wnioski dotyczą wszystkich analizowanych metryk. Dzięki dokonanej analizie można stwierdzić, jakie parametry warstwy fizycznej i MAC poprawiają wydajność transmisji, a jakie ją pogarszają. Przeprowadzone badania umożliwią również poprawę jakości świadczonych usług QoS. Ponieważ przeprowadzanie analizy na rzeczywistym sprzęcie wiązałoby się z ogromnym nakładem pracy oraz bardzo dużymi kosztami, ponadto standard IEEE 802.11aa nie jest obecnie implementowany w kartach WLAN, do przeprowadzenia badań wykorzystano zmodyfikowaną wersję symulatora NS-3 [3]. Praca składa się z pięciu rozdziałów. Rozdział 2 przedstawia funkcję wewnątrzklasowego różnicowania ruchu zdefiniowaną w standardzie IEEE 802.11aa. W rozdziale 3 przybliżono koncepcję pracy sieci gęstych. W rozdziale 4 zawarto wyniki badań symulacyjnych przeprowadzonych dla czterech różnych scenariuszy pracy sieci bezprzewodowej. Artykuł kończy rozdział więcej »

ANALIZA SYMULACYJNA SIECI STANDARDU IEEE 802.11ax - DOI:10.15199/59.2019.6.63

Marek Natkaniec Łukasz Prasnal Michał Szymakowski

1. WSTĘP IEEE 802.11ax [1] to kolejne rozszerzenie standardu IEEE 802.11 mające na celu znaczne podniesienie szybkości transmisji osiąganej w lokalnych bezprzewodowych sieciach komputerowych, szczególnie w środowisku tzw. sieci gęstych. Istotność wprowadzanych zmian podkreśla oznaczenie sieci IEEE 802.11ax według nowej nomenklatury jako Wi-Fi generacji 6 (gdzie sieć IEEE 802.11ac to generacja 5, IEEE 802.11n - generacja 4 itd.). Większa wydajność ma zostać osiągnięta dzięki wprowadzeniu nowych modulacji i technik kodowania oraz zastosowaniu wielodostępu OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), pozwalającego na jednoczesne transmisje wielu stacji do jednego punktu dostępowego (AP - Access Point), tzw. Uplink Multi User (UL-MU). Ponadto wprowadzenie mechanizmów kontroli poziomu mocy transmisji i czułości detekcji stanu wolnego kanału, jak również tzw. kolorowania sieci ma pozwolić na większe przestrzenne zagęszczenie jednoczesnych transmisji przebiegających na tych samych kanałach częstotliwościowych. Należy przy tym zaznaczyć, że proces standaryzacji nie został jeszcze zakończony i ostateczny kształt części postulowanych zmian nie jest jeszcze znany. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki symulacji, w których zbadano wydajność nowo wprowadzonych modulacji względem tych znanych z sieci IEEE 802.11n/ac. Podobne badania zostały podjęte w publikacji [2] innego autora, w niniejszym artykule zaś koncentrowano się na odrębnych scenariuszach. Ponadto prezentowane badania opierają się na nowszej wersji draftu IEEE 802.11ax, jak również nowszej wersji symulatora ns-3. W publikacji [3] autorzy skoncentrowali się na zysku wynikającym z zastosowania transmisji typu multiuser. Ponadto w artykule [4] oprócz dokładnego omówienia nowego standardu znalazły się analizy wpływu podziału pasma w trybie multiuser na ogólną przepustowość oraz potencjalnych zysków płynących z mechanizmu dynamicznej kontroli czułości odbiornika DSC więcej »

ANALIZA WPŁYWU REGIONALNYCH WYMAGAŃ DLA EMISJI POZAPASMOWYCH NA WYDAJNOŚĆ SYSTEMU 5G PRACUJĄCEGO W PASMIE 24,25 GHz - 27,5 GHz - DOI:10.15199/59.2019.6.10

Kamil Bechta Bartłomiej Gołębiowski

1. WSTĘP Jedną z istotnych różnic, w kontekście wykorzystywanego zakresu częstotliwości, pomiędzy systemami telefonii komórkowej czwartej (4G) [1] i piątej generacji (5G) [2] jest możliwość pracy systemu 5G w zakresie fal decymetrowych i milimetrowych. W chwili obecnej standard NR (ang. New Radio) opracowany przez międzynarodową organizację standaryzacyjną 3GPP (ang. 3rd Generation Partnership Project) dla 5G obejmuje zakres częstotliwości 450 MHz - 6000 MHz, zdefiniowany jako zakres FR1 (ang. Frequency Range 1) oraz 24250 MHz - 52600 MHz, zdefiniowany jako FR2 (ang. Frequency Range 2) [2]. W zakresie FR2 standard NR zgodnie z najnowszą specyfikacją 3GPP [2] obejmuje 4 pasma, przedstawione w tabeli 1. Pasma te zharmonizowane globalnie bądź regionalnie są często nazywane "pionierskimi" pasmami mającymi zapewnić sukces dla dalszego rozwoju systemów mobilnych. W pierwszych krajach zakresy fal decymetrowych wystawiane są przez regulatorów na aukcje. W 2018 rok w Korei Południowej odbyła się aukcja na zakres 26,5 GHz - 28,9 GHz, gdzie rozdysponowano 24 bloki po 100 MHz. Również Japonia przygotowuje się do aukcji zakresu 28 GHz. W przypadku najniższego zakresu fal decymetrowych tj. od częstotliwości 24,25 GHz, w Stanach Zjednoczonych regionalny Regulator FCC (ang. Federal Communications Commission) w marcu 2019 roku rozpoczął aukcję na zakresy częstotliwości 24,25 GHz - 24,45 GHz oraz 24,75 GHz - 25,25 GHz (łącznie 7 bloków po 100 MHz), z kolei w drugiej połowie 2019 roku do aukcji w USA zostaną przeznaczone pasma 37 GHz, 39 GHz i 47 GHz. Podobnie do FCC, również inne Administracje przygotowują i planują pierwsze aukcje na częstotliwości zakresu 24 GHz. 2. PROBLEMATYKA ZAKRESU 24,25 GHz - 27,5 GHz Ze strony regulacyjnej, szczegóły przeznaczenia dla służby mobilnej i systemów IMT (ang. International Mobile Telecommunications) w zakresie fal decymetrowych i milimetrowych będą dyskutowane na Światowej Konferencji Radiokomunika więcej »

ANALIZA WYDAJNO´SCI SYSTEMU KOMUNIKACYJNEGO WSPÓŁPRACUJA˛CEGO Z RADAREM MIMO - DOI:10.15199/59.2019.6.41

Jerzy Martyna

1. WPROWADZENIE Rozwój systemów komunikacji bezprzewodowej umo˙zliwia powstawanie coraz nowszych zastosowa´n znanych juz˙ urza˛dzen´ radiowych. Przewiduje sie˛, z˙e liczba tego typu rza˛dzen´ sie˛gnie milionów sztuk. Dotyczy to takz˙e radarów, które znajda˛ sie˛ w szerokim uz˙yciu z chwila˛ upowszechnienia sie˛ autonomicznych samochodów [1]. Dzi˛eki nim autonomiczny samochód be˛dzie mógł uzyskiwac´ informacje dotycza˛ce przeszkód terenowych czy innych pojazdów, które b˛edzie mo˙zna dalej analizowa´c przy u˙zyciu pokładowego komputera. Stosowane obecnie aplikacje radarowe działaja˛w pas´mie S (2 - 4 GHz) (tzw. 10-centymetrowe systemy radarowe) oraz pa´smie L (4 - 8 GHz) (tzw. 20-centymetrowe systemy radarowe), co oznacza, z˙e współdziela˛ one cze˛stotliwo ´sci u˙zywane w systemach naziemnej cyfrowej transmisji radiowej DAB czy bezprzewodowych sieciach komputerowych (IEEE 802.11, IEEE 802.16). Współczesne systemy radarowe moga˛ posiadac´ współdzielony kanał radiowy, co oznacza, z˙e moga˛ dokonywa´c transmisji danych, ale po wykryciu sygnału radarowego zaprzestaja˛ transmisji i przesyłaja˛ tylko impulsy radarowe. Technika ta została przedstawiona w pracy R. Saruthirathanaworakun i in. [2]. W pracy S. Sodari i in. [3] zaproponowano metod˛e projekcji NSP (Null Space Projection) dla jednoczesnego współdziałania radaru typu MIMO oraz stacji bazowej. W dalszych badaniach, przeprowadzonych m.in. przez A. Kluwera i in. [4], zbadano efektywno´s´c detekcji obiektów przy u˙zyciu radaru MIMO. W pracy J. A. Mahala i in. [5] zaproponowanometode˛ ła˛czenia radarówMIMO oraz systemów komórkowych wykorzystuja˛cych technik ˛e MIMO. W innych badaniach rozwia˛zano problem współistnienia radaruMIMO i komunikacji z wieloma u˙zytkownikami w systemach MIMO poprzez wprowadzenie wia˛zki radarowej z niepełna˛ informacja˛ o stanie kanału (ang. imperfect channel state information, CSI) [6]. W kolejnej pracy [7] zaproponowano nowy projekt formowania więcej »

ANALIZA WYMAGAŃ DLA SATELITARNEGO SYSTEMU ŁĄCZNOŚCI PRACUJĄCEGO W PAŚMIE E - DOI:10.15199/59.2019.6.56

Krzysztof Kurek

1. WSTĘP Szybki rozwój systemów radiokomunikacyjnych związany jest z dynamicznym wzrostem liczby ich użytkowników. Systemy takie zapewniają obecnie dostęp do usług szerokopasmowej dwukierunkowej transmisji danych, stając się uzupełnieniem systemów przewodowych na obszarach, na których infrastruktura przewodowa jest słabo rozwinięta. Ogromną zaletą systemów wykorzystujących transmisję radiową jest możliwość łączności z użytkownikami będącymi w ruchu, dając takim użytkownikom swobodę pełnej mobilności, jeśli tylko użytkownik znajduje się na obszarze działania systemu, pozwalając np. na ciągły dostęp do sieci Internet. Istotnym elementem systemów radiokomunikacyjnych są systemy łączności satelitarnej. Mogą one zapewnić użytkownikom łączność na dużych obszarach i są konkurencyjnym rozwiązaniem względem systemów naziemnych w miejscach, w których telekomunikacyjna infrastruktura naziemna jest słabo rozwinięta. Działające satelitarne systemy szerokopasmowej transmisji danych wykorzystują pasma Ku i Ka, w przypadku łączności dla użytkowników stacjonarnych, umożliwiając im transmisję danych z przepływnościami kilku - kilkudziesięciu Mb/s, i pasma L i S, w przypadku łączności z użytkownikami ruchomymi, zapewniając im transmisję z szybkościami rzędu setek kb/s. Rosnąca liczba użytkowników systemów radiokomunikacyjnych, jak również wzrost ilości danych przesyłanych przez każdego z nich - nie tylko "ściąganych" przez użytkownika z sieci, ale również wysyłanych do sieci i innych użytkowników, wymusza wprowadzenie nowych systemów łączności radiowej, pozwalających na transmisje z większymi przepływnościami. Przy ograniczonych zasobach częstotliwościowych, sprostanie wymaganiom dynamicznego wzrostu ilości użytkowników i szybkości przesyłania danych wiąże się ze stosowaniem coraz efektywniejszych widmowo metod transmisji, przenoszeniem transmisji w coraz wyższe zakresy częstotliwości, w których możliwe jest wykorzystanie szerszego pasma więcej »

ANALIZA ZANIKÓW SYGNAŁÓW W RADIOWYCH SIECIACH BAN TYPU OFF-BODY PRACUJĄCYCH W ŚRODOWISKU KORYTARZA PROMU PASAŻERSKIEGO - DOI:10.15199/59.2019.6.36

Paweł T. Kosz Sławomir J. Ambroziak Jacek Stefański Luis M. Correia

1. WSTĘP Obecnie, rozwój radiowych sieci BAN (ang. Body Area Networks), duża liczba zastosowań, swoboda ich aplikacji, a także idąca za tym coraz to większa popularność, wzbudza spore zainteresowanie nie tylko wśród instytucji świadczących usługi medyczne, ale również coraz częściej wśród służb cywilnych i specjalnych, które mają na celu zwiększenie bezpieczeństwa swoich klientów czy też pracowników [8]. Dzięki sieciom BAN pracującym bezpośrednio przy ciele człowieka lub w jego bliskim otoczeniu i zapewniającym integrację rozmaitych nasobnych lub przenośnych urządzeń ze stałą infrastrukturą telekomunikacyjną, otrzymujemy możliwość ciągłego monitorowania parametrów i funkcji życiowych, co w kręgu zainteresowanych jest pożądanym i kluczowym zastosowaniem. Sieci radiokomunikacyjne typu BAN zaprojektowane na potrzeby służb cywilnych i specjalnych muszą przede wszystkim sprostać wymaganiom stawianym przez trudne i nietypowe środowiska pracy, w których konstrukcja i otaczające elementy mają znaczący wpływ na propagację fal radiowych, a zwłaszcza w przypadku komunikacji typu off-body. Niewątpliwie przykładem takich trudnych i nietypowych pod względem rozchodzenia się fali elektromagnetycznej środowisk jest pokład statku lub promu pasażerskiego. Nietypowość tego typu środowisk wynika głównie z faktu, iż większość ścian, podłóg i sufitów jest wykonanych zazwyczaj ze stali. Mając to na względzie, aby zapewnić wysoką niezawodność projektowanych łączy radiowych sieci BAN wymagane jest dogłębne poznanie i zrozumienie uwarunkowań propagacyjnych występujących w tego typu środowiskach. Niestety, wśród dostępnej literatury przedmiotu w kontekście sieci BAN istnieje znikoma liczba prac na temat pomiarów i analiz tłumienia systemowego przeprowadzonych w rzeczywistych trudnych i nietypowych środowiskach propagacyjnych. Powyższe stanowiło motywację do podjęcia badań pomiarowych dla radiowych sieci BAN typu off-body (dla łącza radiowego pom więcej »

ANALIZA ZANIKÓW W SIECIACH WBAN TYPU OFF-BODY Z PRZESTRZENNYM ODBIOREM ZBIORCZYM W ŚRODOWISKU WEWNĄTRZBUDYNKOWYM - DOI:10.15199/59.2019.6.50

Szymon Wiszniewski Sławomir J. Ambroziak

1. WSTĘP Sieci WBAN (Wireless Body Area Network) stanowią coraz powszechniej stosowany rodzaj sieci bezprzewodowych, które ukierunkowane są na człowieka oraz na interakcję z nim. Łącze typu off-body stanowi niezwykle istotne, ostatnie ogniwo spajające sieć nasobną z terminalem zewnętrznym, umożliwiające realizację usług mających na celu monitorowanie stanu zdrowia człowieka za pomocą sensorów zamontowanych na ciele człowieka, bądź w jego wnętrzu [1]. Zainteresowanie tego typu aplikacjami przejawiają nie tylko instytucje medyczne i świadczące usługi opieki zdrowotnej, ale również coraz częściej służby cywilne, wojskowe, czy też środowiska związane z rozrywką [2]. Mając na względzie, że stosunkowo nieliczne prace naukowe, dotyczące zastosowań przestrzennego odbioru zbiorczego w sieciach WBAN, dotykają swoim zakresem głównie sieci typu on-body i in-body [3-5], a jeszcze mniej liczne są te dotyczące sieci typu off-body [6], niniejszy artykuł stanowi uzupełnienie aktualnego stanu wiedzy w tej dziedzinie i ma na celu opracowanie w przyszłości kompleksowego empirycznego modelu kanału radiowego. W artykule przedstawiono analizę zaników szybkozmiennych oraz wolnozmiennych w sieciach WBAN typu off-body, pracujących w środowisku wewnątrzbudynkowym na częstotliwości 2,45 GHz, opartą na wynikach tłumienia systemowego (zdefiniowanego w [7]). W kolejnej części przedstawiono krótki opis stanowiska pomiarowego oraz analizowanych scenariuszy badawczych. Z kolei w części trzeciej zaprezentowano analizę uzyskanych wyników. Ostatnia części stanowi podsumowanie artykułu. 2. STANOWISKO POMIAROWE ORAZ SCENARIUSZE BADAWCZE Dane empiryczne stanowiące podstawę dla analizy zaników sygnału radiowego uzyskano dzięki zastosowaniu stanowiska pomiarowego zaprojektowanego i wykonanego w Katedrze Systemów i Sieci Radiokomunikacyjnych Politechniki Gdańskiej. Dokładny opis stanowiska pomiarowego oraz scenariuszy badawczych został przedstawiony w [8, 9]. więcej »

ANALIZA ZJAWISKA ZANIKÓW W SIECI SFN DAB+ Z TRZEMA NADAJNIKAMI NA PRZYKŁADZIE SIECI WE WROCŁAWIU - DOI:10.15199/59.2019.6.57

Ryszard ZIELIŃSKI

1. WSTĘP Sieci jednoczęstotliwościowe (SFN) umożliwiają pokrycie dużych obszarów przy użyciu nadajników o znacznie mniejszych mocach w stosunku do jednego nadajnika obsługującego ten sam obszar. Ponadto w wielu przypadkach docieranie do odbiornika sygnału pożądanego z kilku kierunków zmniejsza zjawisko cieniowania przez różnego rodzaju przeszkody propagacyjne. Z tego względu tego typu rozwiązania stosuje się w radiofonii i telewizji cyfrowej. Umożliwia to interfejs radiowy, wykorzystujący ortogonalne częstotliwościowe zwielokrotnienie kanału OFDM. W artykule [1] przedstawiono warunki, jakie musi spełniać sieć SFN, by zapewnić poprawny odbiór sygnałów, na przykładzie sieci radiofonii cyfrowej DAB+ zbudowanej we Wrocławiu. W artykule [2] kontynuowano ten temat. Przedstawiono metodę wyznaczania miejsc najgłębszych zaników i ich wartości dla układów składających się z dwóch nadajników. Obszary te skupiają się wzdłuż hiperbol o danym współczynniku k określającym różnicę dróg do analizowanego punktu od nadajników. Podstawowym problemem w obliczeniu głębokości zaniku jest brak modeli propagacyjnych, które umożliwiają określenie zarówno amplitudy natężenia pole e-m w miejscu odbioru na podstawie wielkości strat propagacyjnych jak również fazy natężenia tego pola elektrycznego. Dlatego też w [2], przy przyjęciu pewnych założeń przedstawiono taki model propagacyjny, który bazuje na modelu propagacji nad doskonale przewodzącą płaska ziemią. Określono również granice stosowalności tego modelu. Przy użyciu tego modelu określono zależność umożliwiającą obliczenie wielkości zaniku i przedstawiono przykładowe wyniki dla różnych wartości parametru k. Zanik tak wyznaczony związany jest ściśle z sygnałem o danej częstotliwości nośnej i obejmuje jedynie podnośne wokół tej częstotliwości. W [3] zaprezentowano sposób wyznaczania zaników na określonych trasach, wywołanych interferencją sygnałów z dwóch nadajników. Ponieważ wrocławską sieć je więcej »

BADANIA ENERGOCHŁONNOŚCI ETYKIETY HYBRYDOWEGO SYSTEMU LOKALIZACYJNEGO UWB/BLE - DOI:10.15199/59.2019.6.71

Robert Kołakowski Jacek Cichocki

W ostatnich latach coraz popularniejsze staje się wykorzystanie specjalizowanych systemów radiowych do lokalizacji urządzeń i osób oraz oferowania usług opartych na informacjach lokalizacyjnych. Poza zapewnieniem dokładnej informacji o lokalizacji obiektu przed systemami stawiane są dodatkowe wymagania dotyczące zasięgu działania, pojemności systemu oraz energochłonności urządzeń tworzących system. Szczególnie atrakcyjnym rozwiązaniem są systemy umożliwiające wykorzystanie hybrydowych technik lokalizacji. Wraz z wykorzystaniem algorytmów do przetwarzania wyników takich jak np. AHP (Analytic Hierarchy Process) [1] lub algorytm filtracji Kalmana [2], techniki te umożliwiają uzyskanie dokładniejszej informacji o lokalizacji niż w przypadku stosowania systemów opartych na jednej technice radiowej. W wielu rozwiązaniach wykorzystuje się dodatkowe techniki np. czujniki inercyjne [3]. Literatura dotycząca hybrydowych rozwiązań w obszarze systemów lokalizacyjnych jest bogata. Tematem większości publikacji jest wpływ łączenia różnych technik na dokładność lokalizacji. Niestety pomijane są zagadnienia dotyczące energochłonności urządzeń, mającej duży wpływ na funkcjonalność systemu. Na rys. 1 przedstawiono architekturę systemu realizowanego w ramach projektu IONIS (Indoor and outdoor NITICSplus solution for dementia challenges). Węzły systemu (UWB + BLE + WiFi) Etykiety Sterownik systemu UWB + BLE Rys. 1. Architektura systemu lokalizacyjnego System składa się z: etykiet, węzłów oraz sterownika systemu. Rolą etykiet jest emitowanie sygnałów umożliwiających ich lokalizację przez węzły systemu (system multilateralny). System łączy w sobie trzy techniki radiowe UWB, BLE i WiFi. Pierwsze dwie są wykorzystywane przez węzły do lokalizowania etykiet. W przypadku techniki UWB rejestrowane są czasy przybycia pakietów, zaś w przypadku BLE poziomy odbieranego sygnału. Wyniki pomiarów wykonanych przez węzły są przekazywane za pośrednictw więcej »

Badanie i analiza właściwości kanałów radiowych w sieciach WBAN - część 2 - DOI:10.15199/59.2019.6.4

Sławomir Jerzy AMBROZIAK

Celem niniejszego artykułu jest podsumowanie dotychczasowych prac badawczych w zakresie modelowania kanału radiowego w sieciach WBAN (Wireless Body Area Networks). Główne wyniki tych prac oraz wnioski z nich płynące zostały przedstawione w [1-8]. Należy podkreślić, że powyższe prace prowadzone są od 2014 roku w ramach współpracy pomiędzy Wydziałem Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej oraz Universidade de Lisboa, Instituto Superior Técnico. Współdziałanie to zostało sformalizowane podpisaniem w 2016 roku porozumienia między obiema instytucjami. Opisane prace wpisują się także w tematykę badań prowadzonych pod auspicjami programu COST Action CA15104 Inclusive Radio Communication Networks for 5G and beyond (IRACON) [9], w szczególności w ramach grupy roboczej Internet-of-Things for Health, której autor niniejszego artykułu jest współprzewodniczącym. Publikację podzielono na dwie części. W pierwszej z nich (Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości Telekomunikacyjne nr 5/2019), przedstawiono uniwersalne stanowisko pomiarowe do kompleksowego badania kanałów radiowych w sieciach WBAN, metodykę badań pomiarowych kanałów radiowych w tych sieciach oraz oszacowano standardową i rozszerzoną niepewność pomiarową zastosowanego stanowiska i metodyki badawczej. Następnie zaprezentowano model kanału radiowego dla sieci WBAN typu off-body, pracujących w środowisku biurowym oraz przeprowadzono analizę polaryzacyjną fal radiowych w tych sieciach. Niniejsza, druga część artykułu, zawiera analizę zaników wolnozmiennych i szybkozmiennych w sieciach WBAN typu off--body z przestrzennym odbiorem zbiorczym oraz analizę stopnia skorelowania odbieranych sygnałów. Ponadto zaprezentowano model kanału radiowego dla wąskopasmowych i szerokopasmowych sieci WBAN typu off-body pracujących w środowisku promu pasażerskiego oraz dokonano analizy porównawczej zaników wolnozmiennych i szybkozmiennych w sieciach WBAN typu body- -to-body w więcej »

BADANIE JAKOŚCI DŹWIĘKU SYGNAŁÓW MOWY I MUZYKI EMITOWANYCH ZA POMOCĄ JEDNOCZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ SIECI DAB+ WE WROCŁAWIU - DOI:10.15199/59.2019.6.58

Maurycy Kin Stefan Brachmański

1. WSTĘP Zgodnie z zaleceniami Europejskiej Unii Nadawców (EBU) z 2013r., radiofonia cyfrowa powinna objąć swoim zasięgiem zarówno wielkie obszary (cały kraj bądź jego regiony), jak i mniejsze terytoria (np. aglomeracje miejskie). Do tego ostatniego przypadku z uwagi na koszty oraz lokalny charakter przekazywanych treści nadaje się rozwiązanie w postaci sieci jednoczęstotliwościowej. Rozwiązanie takie zastosowano we Wrocławiu: trzy nadajniki sygnału DAB+ rozmieszczono w wierzchołkach trójkąta, co umożliwia pokrycie niemalże całego obszaru miasta. Do kodowania wykorzystano standard HE-AAC v. 2 [7], przez co uzyskano możliwość poprawy jakości przy niższych przepływnościach poprzez wykorzystanie przetwarzania SBR (Spectral Band Replication) oraz Parametric Stereo, umożliwiających zdecydowaną poprawę jakości dźwięku przy szybkościach 64kb/s oraz 48 kb/s [3], [10]. Trudności rozwiązania wykorzystującego sieć jednoczęstotliwościową polegają przede wszystkim na zapewnieniu synchronizacji pomiędzy nadajnikami. Może to powodować zanikanie podnośnych, doprowadzając do okresowego pogorszenia jakości dźwięku, a nawet częściowego zaniku sygnału [7]. Pomimo znacznego postępu w tworzeniu obiektywnych metod oceny jakości transmisji sygnału mowy i muzyki, nadal jedynym wiarygodnym weryfikatorem jakości są metody wykorzystujące pomiary subiektywne, za pomocą których można wyznaczyć dopuszczalną degradację sygnałów, która nie powoduje drastycznego spadku jakości dźwięku. Ponieważ w Katedrze Akustyki i Multimediów przeprowadzano już badania jakości dźwięku nadawanego w systemie DAB+ w latach 2005-2009 [4], [11], przy emisji eksperymentalnej z jednego nadajnika, postanowiono zbadać jakość przekazu sygnałów mowy i muzyki w przypadku obecnego rozwiązania, wykorzystującego sieć jednoczęstotliwościową. 2. METODA BADAŃ 2.1. Wybór procedury Jakość mowy i muzyki może być oceniana wg pięciostopniowej skali MOS (Mean Opinion Score) [9], bądź w więcej »

BADANIE METOD DETEKCJI PIERWSZEGO PRĄŻKA ODPOWIEDZI IMPULSOWEJ KANAŁU NA BAZIE SYGNAŁÓW DS-CDMA Z PROPAGACJĄ WIELODROGOWĄ - DOI:10.15199/59.2019.6.15

Olga Błaszkiewicz Jarosław Sadowski

W sieciach radiolokalizacyjnych położenie terminali ruchomych określane jest przy wykorzystaniu różnych parametrów, które charakteryzują sygnały radiowe. Metody lokalizacji działają w oparciu o pomiar mocy sygnału RSS (Received Signal Strength), pomiar czasu nadejścia TOA (Time of Arrival), pomiar różnicy czasu nadejścia TDOA (Time Difference of Arrival) czy pomiar kąta nadejścia sygnału AOA (Angle of Arrival) a także ich kombinacje [3]. Wymienione metody określania położenia terminala ruchomego podlegają działaniu czynników zachodzących w środowisku propagacyjnym, wśród których wyróżniamy: propagację wielodrogową czy brak wzajemnej widoczności anten (NLOS) a także czynnikom takim jak: błędy synchronizacji stacji bazowych czy interferencje związane z jednoczesnym dostępem wielu użytkowników do kanału. Wpływ tych czynników powoduje wprowadzanie błędów w estymacji położenia terminala ruchomego [1]. Prawidłowe estymowanie położenia terminali ruchomych w sieciach radiowych bazujących na pomiarach zależności czasowych pomiędzy odbieranymi sygnałami zależy od dokładności określenia czasu nadejścia pierwszej składowej sygnału radiowego. Błędy estymacji czasu nadejścia sygnałów radiowych w systemach radiolokalizacyjnych mają swoje odzwierciedlenie w dokładności estymacji położenia lokalizowanego obiektu, przy czym istotnym elementem jest wzajemne rozmieszczenie lokalizowanego terminala oraz zestawu stacji bazowych, czyli tzw. geometria układu. Parametrem często używanym do określania wpływu tego rozmieszczenia na dokładność estymaty położenia terminala jest rozmycie precyzji DOP (Dilution of Precision) [2]. Celem realizacji prac opisanych w niniejszym artykule było porównanie różnych metod detekcji czasu nadejścia sygnałów do celów lokalizacyjnych. Na potrzeby testów zaimplementowano siedem metod wybranych spośród metod przedstawionych w licznej literaturze przedmiotu, np. [2], [4] czy [5]. Aby uzyskać wiarygodne wyniki odpow więcej »

BADANIE SYSTEMU NB - IoT W TERENIE MIEJSKIM - DOI:10.15199/59.2019.6.74

Tomasz Kosiło Karol Radecki Jarosław Marski Cezary Górski

1. WSTĘP Internet Rzeczy (IoT) rozwija się szybko, powstają nowe projekty i zastosowania w prawie wszystkich dziedzinach. Istotnym elementem IoT jest transmisja danych, szczególnie transmisja bezprzewodowa. Najpierw powstały standardy transmisji działające w pasmach nielicencjonowanych ISM, takie jak LoRaWan [1] i Sigfox [2]. Wkrótce potem, w 2016 r. 3GPP opublikowała nowe standardy transmisji (E-UTRA, wersja 13) działające w pasmach licencjonowanych systemów mobilnych [3], [4]. Jednym z tych standardów jest wąskopasmowy Internet Rzeczy NB-IoT, który może działać w dowolnym systemie 4G, ponieważ zapewnia zgodność z dotychczasowymi standardami komórkowymi. Potrzebuje tylko niewielkiej części widma systemu komórkowego. Zasadnicze cechy systemu NB-IoT to: zwiększony zasięg (Enhanced Coverage) w porównaniu z szerokopasmowym systemem LTE, czyli transmisja przy o 20 dB słabszym sygnale, uproszczona konstrukcja urządzeń użytkownika (UE), gwarantująca niski koszt i długa żywotność baterii zasilającej (od 10 do 15 lat) [5]. Cele te osiągnięto dzięki możliwym powtórzeniom transmisji w kanałach w górę i w dół, możliwej transmisji jednotonowej, transmisji z półdupleksem częstotliwościowym, prostym modulacjom (BPSK i QPSK) i rozbudowanym mechanizmom oszczędzania zasilania. Standard jest przeznaczony do obsługi bardzo dużej liczby urządzeń (52547 w komórce) transmitujących niewielkie ilości danych z małą częstością. Czas transmisji pakietów danych może być znacznie wydłużony. Rozszerzony zasięg pozwala na odbiór wewnątrz budynków np. w pomieszczeniach podziemnych. Standard ma też wady; najistotniejsze to: jedna antena (tor odbiorczy) i możliwe znaczne opóźnienia w transmisji danych. W artykule przedstawiono wyniki badań transmisji NB-IoT, niedawno uruchomionej w krajowej sieci TMobile, w paśmie 800MHz. Sieć pracuje w paśmie ochronnym LTE. 2. CECHY SYSTEMU NB-IoT 2.1. Podstawowe parametry Dla systemu NB-IoT przydzielono w Europie więcej »

BEZPRZEWODOWA METODA WYZNACZANIA PARAMETRÓW ANTENY NA PODSTAWIE JEDNOWROTOWEGO POMIARU FAL ROZPROSZONYCH - DOI:10.15199/59.2019.6.22

Kamil Szczypkowski Paweł Bajurko

1. WSTĘP Podstawowe techniki pomiarowe anten są ustandaryzowane od co najmniej 40 lat [1]. Do kanonicznych metod wyznaczania zysku anten należą metoda dwóch anten, metoda porównawcza oraz metoda trzech anten [2]. Metody te zajmują dominującą pozycję w metrologii anten, tym niemniej istnieje także szereg innych technik. Wśród nich jest grupa technik, w których informację o parametrach badanej anteny pozyskuje się poprzez pomiar efektu rozproszenia fali oświetlającej tę antenę (ang. backscatter measurement). W odróżnieniu od wyżej wymienionych metod kanonicznych do wrót badanej anteny nie jest podłączone źródło fali ani odbiornik, a jedynie obciążenie, którego wartość można zmieniać. Zaletą tej techniki pomiarowej jest brak konieczności prowadzenia połączenia kablowego między przyrządem pomiarowym a badaną anteną oraz fakt, że do wyznaczenia parametrów badanej anteny potrzebny jest pomiar parametrów rozproszenia tylko na jednych wrotach - na wrotach anteny oświetlającej. W pierwszych publikacjach dotyczących wyznaczania parametrów anten na podstawie pomiarów fal rozproszonych [3-5] posługiwano się skuteczną powierzchnią odbicia (ang. Radar Cross-Section - RCS) jako wielkością bezpośrednio mierzoną. W publikacjach tych zakładano, że na mierzony RCS składa się RCS strukturalny, związany z odbiciem fal od konstrukcji anteny, niezależny od obciążenia anteny, oraz RCS antenowy, związany z odbiciem fal od obciążenia dołączonego do wrót anteny. Wykorzystując wyniki pomiarów przy różnych obciążeniach na wrotach antenowych, można zniwelować czynnik strukturalny pozostawiając sam czynnik antenowy, na podstawie którego z kolei można wyznaczyć zysk anteny. Teoria opisująca tę technikę pomiarową została uzupełniona w publikacji [6] przez uwzględnienie współczynnika odbicia od wrót badanej anteny oraz dwóch polaryzacji fal. Z kolei w publikacji [7] dodatkowo przedstawiono opis matematyczny dla przypadku anteny wyposażonej w wiele wró więcej »

BEZPRZEWODOWY SYSTEM TELEMEDYCZNY MONITORUJĄCY PARAMETRY ŻYCIOWE PACJENTA - DOI:10.15199/59.2019.6.75

Robert Burczyk Piotr Rajchowski Sławomir J. Ambroziak

1. WPROWADZENIE Większość społeczeństw stara się zapewnić opiekę zdrowotną w sposób zorganizowany za pośrednictwem prywatnych lub publicznych placówek medycznych. Na rys. 1. przedstawiono tradycyjny model świadczenia opieki zdrowotnej. Powyższy, czterostopniowy model jest obarczony pewnymi wadami i niedoskonałościami, ponieważ jest inicjowany przeważnie przez pacjenta poprzez wykrycie objawów choroby i wizytę w placówce medycznej. Dopiero w wyniku tych działań następuje diagnoza i leczenie, dlatego jest to szczególnie problematyczne, jeśli zauważalne przez pacjenta objawy choroby przebiegają łagodnie lub objawiają się w późnej fazie jej rozwoju. Dodatkowo, liczba dostępnych miejsc oraz pracowników, przypadających na jednego pacjenta, w placówkach medycznych jest ograniczona. Jednym ze sposobów na uniknięcie negatywnego wpływu starzenia się populacji oraz zniwelowanie wad obecnego modelu świadczenia opieki zdrowotnej jest wprowadzenie zautomatyzowanego, wszechobecnego monitorowania stanu zdrowia pacjenta. Przewidywany model opieki zdrowotnej, zilustrowany na rys. 2., jest bardziej aktywny, ponieważ pozwala wykrywać wszelakie problemy zdrowotne za pomocą urządzeń monitorujących oraz szybko reagować w razie niebezpieczeństwa za pomocą urządzeń wykonawczych. Ze względu na wyzwania, które już dzisiaj są stawiane inżynierom w celu rozwiązania problemów przyszłej opieki zdrowotnej, podjęto się próby zaprojektowania i wykonania bezprzewodowego systemu telemedycznego do monitorowania stanu zdrowia pacjenta (BST). W sposób szczególny skupiono się na monitorowaniu pracy serca, ponieważ zgony spowodowane chorobami układu krążenia stanowią około 40% wszystkich przypadków śmierci w Polsce [4]. 2. KONCEPCJA BEZPRZEWODOWEGO SYSTEMU TELEMEDYCZNEGO Zaburzenia prawidłowego stanu zdrowia osoby monitorowanej można w ogólności podzielić na dwie kategorie: z jej świadomością oraz bez jej świadomości. W pierwszym przypadku, ważna jest możli więcej »

Charakteryzacja materiałów dielektrycznych z wykorzystaniem pobudzonych różnicowo sekcji linii sprzężonych - DOI:10.15199/59.2019.6.68

Ilona Piekarz Jakub Sorocki

1. WSTĘP W literaturze zostało opisanych wiele metod umożliwiających charakteryzację mierzonej próbki dielektrycznej (Chen et al. 2004), (Krupka 2006, R55-R70), które w ogólnym przypadku można podzielić na dwie klasy w zależności od pasma pracy tj. sensory wąskopasmowe (rezonatory) oraz sensory szerokopasmowe. Techniki rezonansowe charakteryzują się zazwyczaj wyższymi dokładnościami oraz czułościami niż metody nierezonansowe, ponieważ ich zasada działania jest związana z pomiarem przesunięcia częstotliwości rezonansowej (Chen et al. 2004). Jednakże, wspomniane metody rezonansowe charakteryzują się obniżoną selektywnością ze względu na fakt, iż pozwalają one na charakteryzację badanej próbki na pojedynczej częstotliwości. Z drugiej strony metody nierezonansowe, których technika działania opiera się o zmianę impedancji falowej oraz prędkości rozchodzącej się fali charakteryzują się ograniczoną dokładnością. Jednakże, powyższe metody umożliwiają wyznaczenie zespolonej przenikalności mierzonych materiałów w szerokim zakresie częstotliwości oraz charakteryzują się podwyższoną selektywnością w stosunku do metod rezonansowych, co jest bardzo istotne w przypadku charakteryzacji materiałów biologicznych lub materiałów charakteryzujących się przenikalnością, która zmienia się w funkcji przenikalności. Pośród metod nierezonansowych umożliwiających charakteryzację badanego materiału dielektrycznego, techniki wykorzystujące planarne układy (Shete et al. 2013, 4706-4715), (Narayanan 2014, 2784-2790), są bardzo atrakcyjne, ponieważ technika planarna oferuje miniaturyzację wielkości układu, niski koszt produkcji oraz prostotę w wykonaniu. Jednakże wiele technik opisanych w literaturze wymaga aby badana próbka była znaczych rozmiarów. W tym artykule została przedstawiona nowa nierezonansowa technika pomiarowa, która została opisana przez Autorów artykułu w (Piekarz et al. 2017, 1615-1631). Zaproponowana metoda pomiarowa wykorzystuje s więcej »

COMPACT MIMO ANTENNA DESIGN BASED ON FRACTAL GEOMETRY AND DSG - DOI:10.15199/59.2019.6.37

Thanh Nghia Cao

1. INTRODUCTION In recent years, multi-antenna technology has been interested and widely applied in wireless communication systems. This technology uses multiple antennas for both transmitting and receiving sides. The antennas at the communication circuit terminals are combined to minimize errors and optimize data rates. In fact, the diversity system antennas can exist as MISO (Multiple Inputs Single Output), SIMO (Single Input Multiple Outputs), or most complicated system, the MIMO (Multiple Inputs Multiple Outputs) [1-2]. In a MIMO system, the antenna designs, the most concerned parameters are the resonant frequency, the radiation pattern, and in addition, the interaction/ coupling effect between multi-elements of the antenna array is also concerned [3]. In order to satisfy this requirement, the MIMO system antenna the separation of the elements need to be the half wavelength of the lowest operational resonant frequency. However, this makes the overall size of the MIMO system antenna terminals increased significantly. This leads to the urgent need of researching and designing of MIMO system antennas for radio communication systems, which are compact in size but still ensure isolation coefficient less than 10dB between elements. Therefore, in recent times, many antennae of MIMO system have been proposed to be applied in new information systems such as mobile phones, handheld device więcej »

Current experiences and lessons learned towards defining pan-European mobile network operator for research - based on EU project EuWireless1 - DOI:10.15199/59.2019.6.5

Maria B. SAFIANOWSKA Adam FLIZIKOWSKI Arslan AHMAD Ilkka HARJULA Pedro Merino GÓMEZ Jerry SOBIESKI Oscar CASTAÑEDA

1. Intr oducti on Recent years have seen number of interesting developments in the area of spectrum sharing in both commercial [1][2] and research[3-6] domains, which enable new business models in the Mobile Network Operator (MNO) market. On the other hand, recent 5G developments are building on slicing across mobile networks [7][8][9] and research projects are working on improving slicing scalability and management structure. In the current research work on 5G techniques such as massive Multiple Input Multiple Output (mMIMO) and millimetre wave (mmWave), and with the most recent 5G-Public Private Partnership (5G-PPP) projects which are addressing the need for different verticals to provide real life capabilities of 5G testbeds [10][11][12], the research results and developments in the field are very ambitious. Multitude of papers appear on slicing, novel Radio Resource Management (RRM) techniques for 5G and beyond, etc., often largely backed by the support of data analytics and machine learning [13]. Still, the same challenge remains actual for many recent years - “Are the most recent algorithms and research results implementable?", “Are they developed with the idea of truly deploying inside an eNB?". Even if the answer to these questions would be positive, it is not easy to validate such concepts in a real-life setup. In the last years European Commission has invested large funds to support creation of remotely available Information and Communication Technologies (ICT) experimentation facilities [14] [15] which have provided an unprecedented contribution to the research community. Many high-end devices such as specialized monitoring tools, base stations, data centres, etc., have been made available to researchers, Small and Medium Enterprises (SME) and research institutions all over Europe and US [16][17] [18]. They were was earlier almost impossible to access without an internship or a European project funding. więcej »

DEGRADACJA PARAMETRÓW TRANSMISYJNYCH SIECI BEZPRZEWODOWYCH DLA TOPOLOGII ŁAŃCUCHA NA PRZYKŁADZIE 802.11s i WDS - DOI:10.15199/59.2019.6.38

Jakub Biegarczyk Sławomir Kubal Michał Kowal

1. WPROWADZANIE - TOPOLOGIA WIELOSKOKOWA Sieci bezprzewodowe są obecnie używane praktycznie w dowolnym środowisku do wielu zastosowań. Typowa topologia takiej sieci składa się z punktu dostępowego AP (access point) udostępniającego usługi dla podłączonych do sieci terminali T. Punkt dostępowy dołączony jest najczęściej przewodowo do sieci rdzeniowej, przez co na terminal możliwe jest korzystanie z usług oferowanych np. w sieci Internet. Pojedynczy punkt dostępowy AP razem ze terminalami tworzy tzw. podstawowy zespół usług BSS (basic service set). Większa liczba punktów dostępowych podłączonych ze sobą tworzy tzw. rozszerzony zespół usług ESS (extended service set). Topologia taka została przedstawiona na rys. 1.Topologia, w której punkty dostępowe są podłączone przewodowo do sieci rdzeniowej ma ograniczenia związane właśnie z tym połączeniem przewodowym. W wielu miejscach nie ma możliwości instalacji sieci przewodowej lub jest to nieopłacalne. Przykładem takiego środowiska są np. podziemne wyrobiska górnicze, w których łączenie punktów przewodowo, szczególnie przy froncie wydobywczym, jest nieefektywne i takie połączenie doprowadza się tylko do określonego miejsca niedaleko frontu. Dlatego też możliwe jest zastąpienie łącza przewodowego łączem bezprzewodowym stanowiącym sieć rdzeniową. W takiej topologii punkty dostępowe łączą się bezprzewodowo, oraz udostępniają usługi terminalom, przy czym najczęściej w innym paśmie częstotliwościowym. Topologię taką przedstawiono na rys. 2. Rys. 2 Topologia wieloskokowa sieci bezprzewodowych W celu realizacji bezprzewodowego łącza rdzeniowego stosuje się odpowiednie techniki i protokoły. Należą do nich między innymi bezprzewodowy system dystrybucyjny WDS (Wireless Distribution System) lub standard 802.11s. 802.11s opisuje działanie wieloskokowej sieci kratowej. Sieci kratowe tworzą jedną domenę rozgłoszeniową i przy pomocy bram nawiązują łączność z innymi sieciami. W sieci kratowej więcej »

DETEKCJA WARUNKÓW LOS I NLOS W ŚRODOWISKU WEWNĄTRZBUDYNKOWYM PRZY UŻYCIU ALGORYTMU GŁĘBOKIEGO UCZENIA - DOI:10.15199/59.2019.6.49

Alicja Olejniczak Krzysztof Cwalina Piotr Rajchowski Jarosław Sadowski

1. WSTĘP Jednym z najważniejszych problemów w radiolokalizacji w środowisku wewnątrzbudynkowym jest propagacja wielodrogowa. Z uwagi na charakter ośrodka transmisji, liczne przeszkody, takie jak meble czy ściany, sprawiają że sygnał z węzła nadawczego dociera do węzła odbiorczego w postaci wielu sygnałów, które na trasie propagacji uległy licznym odbiciom, czy załamaniom. W efekcie, określenie położenia węzła może być obarczone sporym błędem. Jednym ze sposobów zapobiegania wymienionym problemom, jest korekcja informacji docierającej do odbiornika. Jednym z pierwszych etapów jej realizacji może być detekcja warunków LOS (Line-of-Sight) i NLOS (Non-Line-of-Sight). W przypadku wykrycia braku bezpośredniej widoczności jest bowiem możliwa kompensacja błędów estymacji położenia lub też zmiana węzłów na takie, które pozostają w warunkach LOS. W dostępnej literaturze przedstawiono wiele propozycji algorytmów służących identyfikacji warunków NLOS, dedykowanych środowisku wewnątrzbudynkowemu. Jedną z najpowszechniejszych metod jest analiza statystyczna estymowanych parametrów kanału, która w oparciu o przyjęty model propagacyjny oraz charakter odpowiedzi impulsowej kanału, umożliwia detekcję warunków NLOS. Wśród stosowanych metod wyróżnić można test skośności oraz test kurtozy analizujące kształt badanego rozkładu prawdopodobieństwa, jak również testy Shapiro-Wilka i Andersona-Darlinga sprawdzające zgodność badanego rozkładu z rozkładem wzorcowym [1]. W [8] przedstawiono porównanie skuteczności detekcji NLOS w warunkach rzeczywistych na podstawie analizy parametrów: kurtozy, MED (Mean Excess Delay), wartości skutecznej rozrzutu opóźnienia sygnału RMDS (Root Mean Delay Spread) oraz SPE (Strong Path Energy). Wyniki pokazały, że jedynie dla parametru MED przekroczono 60% skuteczności, przy czym we wszystkich przypadkach fałszywa detekcja NLOS wynosiła 2%. Dodatkowo, użyto algorytmu LS-SVM (Least- Squares Support-Vector Machine) więcej »

DWUKRYTERIALNE EWOLUCYJNE PODEJŚCIE DO OPTYMALIZACJI ROZMIESZCZENIA WĘZŁÓW DOSTĘPOWYCH DLA POPRAWY ZASIĘGU I DOKŁADNOŚCI LOKALIZACJI TERMINALI - DOI:10.15199/59.2019.6.81

Piotr Korbel Sławomir Hausman Paolo Di Barba

1. INTRODUCTION Nowadays, radio networks are widely used not only for the provision of fundamental communication services, such as voice and data exchange but also for the provision of multitude of value added applications. With the rapid growth of the Internet of Things (IoT) market, densification of radio access networks increases the significance of network planning and optimization. The radio access network has to satisfy multiple criteria to provide reliable and energy efficient services in a wide range of propagation environments for a variety of terminals, keeping intra-network interference as low as possible. The key services of interest are terminal positioning and user mobility patterns. Among most frequently used positioning methods are those using received signal strength (RSS) for the estimation of terminal location [1][2][3][4]. The accuracy of signal strength based positioning is strongly affected by the complexity of radio wave propagation in indoor multipath environments. Thus, it is vital to design the network in a way, that allows to minimize the errors resulting from relative positions (geometry) of terminals and reference transmitters (often referred to as radio beacons) or access points (AP). It is expected that small errors in the measured signal levels should result in small positioning errors [5]. In literature, there are many examples of the application of evolutionary optimization algorithms to simultaneous improvement of coverage, reliability, energy-limited lifetime, deployment cost, and other parameters of radio access networks [6][7][8]. In this paper we focus on the enhancement of an evolution-inspired network optimization method which simultaneously takes into account both the coverage and positioning accuracy for 2-D deployment of indoor access points, previously described in [9]. We chose evolutionary approach to our optimization problem which is explained in section 2. The remainder of więcej »

ESTYMACJA STABILNOŚCI ŁĄCZY NA POTRZEBY ALGORYTMÓW ROUTINGU AD-HOC - DOI:10.15199/59.2019.6.64

Rafał Bryś Marek Suchański

1. WSTĘP Cechą charakterystyczną mobilnych sieci Ad-Hoc (MANET) jest znaczna swoboda w tworzeniu grafu powiązań pomiędzy jej węzłami składowymi. Sieć taka pozbawiona jest administracyjnych punktów centralnych nadzorujących pracę sieci i jej elementów. Mobilność węzłów sieci oraz inne zjawiska związane z transmisją radiową przyczyniają się do częstych zmian powiązań grafu. Wszystkie węzły posiadają tę samą lub bardzo zbliżoną do siebie funkcjonalność pełniąc rolę terminali abonenckich, jak i punktów pośredniczących w przekazywaniu danych (routerów). Podatność sieci na dynamiczne zmiany topologii jest jej niewątpliwą zaletą, ale stwarza szereg problemów ze znalezieniem i utrzymaniem ścieżki (trasy) wymiany informacji pomiędzy dowolną parą węzłów. Wynika to m.in. z bezwładności reakcji algorytmów routingu na występowanie czynników zakłócających, skutkujących utratą ciągłości ścieżki routingu złożonej z wielu łączy pośrednich. Brak ciągłości ścieżki równoważny jest z przerwaniem połączenia, którego wykrycie wymaga reakcji odpowiednich mechanizmów sprawdzających (działających w ściśle określonych cyklach) oraz poszukiwania nowej trasy, wymagającego określonego czasu. Przerwy na trasie transmisji danych wynikające z czasu potrzebnego na wykrycie nieciągłości i znalezienie nowej trasy powodują straty pakietów. Potwierdzeniem tego są uzyskane wyniki badań przeprowadzonych w realizowanych projektach [1]. Wskazują one, iż stopa strat pakietów jest zależna m.in. od ilości węzłów oraz ich mobilności i wzrasta wraz ze wzrostem tych wskaźników. Rozwiązaniem zmniejszającym skutki tych zjawisk jest zwiększenie częstotliwości monitorowania stanu sieci przez jej węzły. Pociąga to jednak za sobą wzrost obciążenia sieci ruchem nadzorczym, a także zaangażowanie większych zasobów węzłów. Stąd rozwiązanie to staje się nieefektywne w szczególności w mobilnych sieciach bezprzewodowych o dużej dynamice zmian topologii oraz liczbie węzłów. Pożą więcej »

GĘSTA SIEĆ BEZPRZEWODOWA INSPIROWANA UKŁADEM NERWOWYM - DOI:10.15199/59.2019.6.80

Łukasz Kułacz Adrian Kliks

1. WSTĘP Ciągły wzrost zapotrzebowania na usługi bezprzewodowe wiąże się bezpośrednio z zagadnieniem coraz efektywniejszego wykorzystywania dostępnych zasobów widmowych. W tym kontekście warto zwrócić uwagę na dwa kierunki badań zmierzających do zapewnienia stabilnego dostępu do usług dla wielu użytkowników. Pierwszy kierunek prowadzi do idei zagęszczenie sieci bezprzewodowej i zmniejszania odległości pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem (np. poprzez tworzenie sieci heterogenicznych z wieloma tzw. małymi komórkami czy też poprzez stosowanie sieci typu ad-hoc lub sensorowych) [5][7]. Drugi kierunek natomiast zmierza ku wprowadzaniu coraz większego poziomu inteligencji do sieci bezprzewodowych - jest to trend obserwowany szczególnie w odniesieniu do technologii radia i sieci kognitywnych czy sieci typu SDN (ang. Software Defined Networks) [6]. W wyniku podejmowanych prac badawczych sieci bezprzewodowe stają się - kolokwialnie ujmując - coraz gęstsze i zapewniające coraz wyższy poziom samoorganizacji (w pewnym sensie autonomiczne). Powyższa obserwacja stałą się przyczyną do szukania analogii pomiędzy sieciami gęstymi (albo bardzo gęstymi) a rozwiązaniami istniejącymi w przyrodzie. Obserwując życie i funkcjonowanie istot żywych, w szczególności człowieka, należałoby zastanawiać się, w jaki sposób jest możliwe wykonywanie wielu, często równoczesnych i skomplikowanych operacji bez odczuwania większego zmęczenia. Głębsza analiza fizjologii człowieka podkreśla ogromną rolę mózgu oraz całego układu nerwowego, bez którego nie byłoby możliwe wykonywanie żadnych czynności życiowych (począwszy od poruszania się, myślenia, tworzenia, czy nawet tak podstawowych funkcji jak bicie serca czy oddychanie). Można powiedzieć, że system nerwowy kontroluje i steruje każdym elementem ludzkiego ciała. Jednocześnie układ nerwowy wykorzystuje jedynie małą część energii zużywanej przez człowieka, a ponadto ma zdolność przystosowywania się do nowej więcej »

IDEA ZASTOSOWANIA BAZ DANYCH INFORMACJI KONTEKSTOWEJ DLA KOMUNIKACJI TYPU V2X - DOI:10.15199/59.2019.6.47

Michał Sybis Paweł Kryszkiewicz Paweł Sroka Adrian Kliks

1. WSTĘP Jednym z głównych aspektów przyszłych systemów bezprzewodowych piątej generacji (5G) jest zapewnienie wszechobecnego zasięgu dla różnych urządzeń jak również dostarczanie komunikacji o wysokiej niezawodności (ang. Ultra Reliable Communication, URC) dla usług związanych z bezpieczeństwem lub ratowaniem życia, które zapewniają niezawodny dostęp do sieci przy minimalnym opóźnieniu [7]. Zakres komunikacji URC obejmuje, między innymi, komunikację pojazd-pojazd (ang. Vehicle-to-Vehicle, V2V) - jest to komunikacja, która może być wykorzystywana do autonomicznego kierowania konwojem pojazdów. Grupa blisko poruszających się pojazdów wymienia się informacjami kontrolnymi i sterującymi, umożliwiając bezpieczny ruch całego konwoju bez interwencji człowieka. Przesyłanie komunikatów radiowych w sposób niezawodny pozwala na realizację różnych procedur, takich jak zmiany pasa ruchu (z użyciem kierunkowskazów), dostosowanie siły hamowania do warunków ruchu czy wyprzedzanie przeszkód lub innych samochodów. Na podstawie przeprowadzonych eksperymentów stwierdzono, że zastosowanie konwoju może pociągać za sobą lepsze wykorzystanie przepustowości dróg oraz zmniejszenie zużycia paliwa nawet o 15% [10] (opór aerodynamiczny pojazdu zmniejsza się wraz ze zmniejszaniem się odległości do poprzedzającego pojazdu). Stabilny ruch, tak zwanego "pociągu drogowego" przyczynia się do zmniejszenia ogólnego zużycia paliwa w pojazdach co, oprócz zysku finansowego, ma również pozytywny wpływ na środowisko. Według badań przeprowadzonych w ramach projektu Energy ITS [14], oszczędności paliwa przekładają się na znaczną redukcję emisji CO2, która może być niższa nawet aż o 4,8%. Dużym krokiem w kierunku osiągnięcia tego celu jest, zaproponowany w literaturze, mechanizm CACC (ang. Cooperative Adaptive Cruise Control). Wadą technologii CACC jest jego silna zależność od komunikacji bezprzewodowej, która może być realizowana, np. za pomocą standardu IEEE więcej »

Interakcja człowiek - pole elektromagnetyczne - DOI:10.15199/59.2019.6.3

Maciej WALKOWIAK Anna WITENBERG

Życie jest zjawiskiem przede wszystkim elektromagnetycznym. Opis procesów na poziomie komórkowym i tkankowym nie może się obyć bez uwzględnienia zjawisk elektrycznych. Życie komórki polega na transporcie jonów (ładunków) przez błonę komórkową. Działanie układu nerwowego jest podobne do działania sieci telekomunikacyjnej. Gdy ustaje ruch ładunków w komórkach, oznacza to ich śmierć. Gdy ustaje przepływ prądu w układzie nerwowym, następuje śmierć organizmu. W zewnętrznym względem organizmu świecie trwa postęp i rozwój inżynierii elektromagnetyzmu. Źródła pola elektromagnetycznego mnożą się na potęgę i chyba już nikt tego wzrostu nie kontroluje. Jeśli nawet istnieją prawne ograniczenia mocy określonych źródeł, to często nie są przestrzegane, np. moce wyjściowe nadajników w paśmie ISM 2,4 GHz. Ludzie obawiają się niewidzialnego promieniowania elektromagnetycznego, które w semantyczny sposób kojarzy się im z Hiroshimą. Tymczasem nie ma żadnych wiarygodnych dowodów na szkodliwość pól elektromagnetycznych o umiarkowanej mocy. Stwierdzając to, autorzy nie przesądzają, że mogą one pojawić się w przyszłości, ale dziś dowodów takich nie ma. Z drugiej strony pole wewnątrz komórek żywych organizmów jest tym samym polem, które generuje się i propaguje środkami technicznymi. Taka sytuacja wymaga rozwagi i stałej kontroli nad źródłami promieniowania. W artykule są omawiane rzadziej obecnie spotykane w literaturze technicznej aspekty interakcji pomiędzy polem elektromagnetycznym a żywym organizmem. POLE ELEKTROM AGNETYCZNE Oddziaływania podstawowe Z fizyki znamy tylko cztery oddziaływania podstawowe: grawitacyjne, elektromagnetyczne, słabe i silne. Dwie ostatnie siły działają wyłącznie na odległościach subatomowych i mogą być pomijane w makroświecie.W makroświecie całość oddziaływań można wyjaśnić, posługując się grawitacją i elektromagnetyzmem. Każda z tych dwóch sił sięga teoretycznie nieskończoności, działa zaś od najmniejszych odległośc więcej »

JAKOŚĆ USŁUGI GŁOSOWEJ W TELEFONII MOBILNEJ - DOI:10.15199/59.2019.6.32

Stefan Brachmański

1. WSTĘP Technologia mobilna bardzo szybko stała się rozwiązaniem powszechnie akceptowalnym. Swoją popularność zawdzięcza przede wszystkim przenośnemu i zindywidualizowanemu charakterowi urządzeń, prostej obsłudze, stosunkowo niskim kosztom urządzeń, konwergencji czyli zastosowaniu w jednym urządzeniu wielu funkcji. Dzięki wykorzystaniu technologii mobilnej, a w szczególności telefonii mobilnej społeczeństwo uzyskało wiele udogodnień. Jednocześnie technologia ta zmieniła kilka najważniejszych dziedzin życia codziennego takich jak na przykład organizacja czasu i koordynacja logistyki dnia codziennego, zdrowie i bezpieczeństwo, możliwość wyrażania siebie, a także w pewnym sensie więzi rodzinne [12]. Z rozwojem telefonii mobilnej nierozerwalnie związany jest coraz to szerszy zakres świadczonych usług. Operatorzy telefonii komórkowych prześcigają się w oferowaniu szerokiej gamy usług. Spośród wielu różnych usług niezmiernie ważną jest usługa głosowa. Celem niniejszego artykułu było zbadanie w ujęciu czasowym jakości usługi głosowej świadczonej przez największych operatorów działających w Polsce. Ocena jakości polega na ocenie stopnia degradacji sygnału testowego. W tym celu można wykorzystać metody subiektywne, bądź obiektywne [1], [4], [7], [8], [10]. Nagrania sygnałów testowych do pomiarów jakościowych zostały wykonane na wrocławskim rynku. Taka lokalizacja wynika z założenia, że pomiary należy wykonać w miejscu o możliwie dużym natężeniu ruchu telekomunikacyjnego. Badania wykonano dla czterech operatorów, a mianowicie Orange Polska S.A., Play Polska S.A., Plus Polska S.A., T-Mobile Polska S.A. (wymienieni w kolejności alfabetycznej). Ocenę jakości usługi głosowej w telefonii internetowej i mobilnej w warunkach języka polskiego prezentowano w wielu publikacjach m.in. w [1], [9], [14]. Większość przedstawionych w tych publikacjach wyników otrzymano obiektywną metodą Perceptual Evaluation of Speech Quality (PE więcej »

KALIBRACJA MODELU PREDYKCJI PROPAGACJI NA PODSTAWIE BADAŃ EMPIRYCZNYCH DLA PRZYKŁADOWEGO SCENARIUSZA POMIAROWEGO - DOI:10.15199/59.2019.6.48

Jan M. Kelner Michał Kryk Jerzy Łopatka Piotr Gajewski

1. WPROWADZENIE Modele propagacyjne można podzielić na mało-, średnio- i wielkoskalowe. Modele małoskalowe (small-scale models), zwane także modelami kanałów, opisują zjawiska zachodzące w sygnale w małej skali, czyli przede wszystkim zjawiska zaników (fading). Modele średnio- (medium-scale models) i wielkoskalowe (large-scale models) opisują odpowiednio zjawiska przesłaniania (shadowing) oraz tłumienie ścieżki propagacyjnej (path loss) [1][2][3]. Przykładowy rozdział zjawisk propagacyjnych uwzględnianych w trzech omawianych typach modeli przedstawiono na rysunku 1. Poszczególne typy modeli propagacyjnych znajdują różne zastosowania. W przypadku modeli wielkoskalowych, wykorzystuje się je między innymi do oceny zasięgowej systemów radiowych w różnych typach środowisk. Modele tłumienia można generalnie zaliczyć do jednej z dwóch grup, tj. modeli statystycznych oraz deterministycznych. Modele statystyczne ilustrujące średnią sytuację tłumienia ścieżki w analizowanym środowisku propagacyjnym. W przypadku modeli deterministycznych, można wyznaczyć tłumienie dla określonych punktów przestrzeni uwzględniając przy tym ukształtowanie terenu, występujące zabudowania lub roślinność. Podczas, gdy modele statystyczne pozwolą na określenie zgrubnego zasięgu radiowego analizowanego systemu, o tyle modele deterministyczne pozwalają estymować ten zasięg w zależności od kierunku propagacji. Zostało to schematycznie zilustrowane na rysunku 2 dla hipotetycznego nadajnika (na podstawie [4]). Rys. 1. Rozdział zjawisk propagacyjnych na wielko-, średnio- i małoskalowe Rys. 2. Przykładowe zasięgi hipotetycznego nadajnika (Tx) wyznaczone za pomocą statystycznego i deterministycznego modelu tłumienia więcej »

KONCEPCJA RÓWNOWAŻENIA OBCIĄŻENIA W TRYBIE IDLE DLA PRZYPORZĄDKOWANIA TERMINALI ZGODNIE Z POTRZEBAMI OPERATORA - DOI:10.15199/59.2019.6.40

Kamil Musiał Paweł Mikołajczyk

1. WSTĘP Mobilność UE w trybie idle jest oparta na wyborze komórki i procedurach ponownego wyboru komórki, opisanych w dokumencie standardowym 3GPP 36.304 [1]. Procedury te wykorzystują specyficzne priorytety ponownego wyboru, które mogą być dostarczone do UE ze wspólną sygnalizacją (w ramach wiadomości rozgłaszania informacji systemowych) lub z dedykowaną sygnalizacją (w ramach komunikatu RRC: RRCConnectionRelease, który nie jest wykorzystywany do celów przekierowania). Pierwsze podejście wpływa na wszystkie UE w ten sam sposób, podczas gdy drugie może być użyte do zapewnienia konfiguracji dla każdego UE oddzielnie. Celem koncepcji równoważenia obciążenia w trybie idle jest wykorzystanie mechanizmu zdefiniowanego przez 3GPP w celu rozdzielenia UE między warstwy zgodnie z potrzebami operatora. 2. PODSTAWOWA KONCEPCJA RÓWNOWAŻENIA OBCIĄŻENIA W TRYBIE IDLE Głównym typem mobilności w trybie idle jest ponowne wybranie komórki. Sam algorytm jest zaimplementowany wewnątrz UE, natomiast E-UTRAN jest w stanie kontrolować go za pomocą parametrów dostarczanych do UE w ramach procedur SIB (System Information Broadcast). Najważniejszym parametrem dla koncepcji równoważenia obciążenia jest CellReselectionPriority, który został zdefiniowany przez standardowy dokument 3GPP 36.331 [2] w sposób zilustrowany na Rysunku 1. -- ASN1START CellReselectionPriority :: INTEGER (0..7) -- ASN1STOP Rys. 1. Definicja standardu 3GPP dla CellReselectionPriority Parametr ten określa priorytet każdej warstwy docelowej wykorzystywanej przez UE w procedurze ponownego wyboru komórki, gdzie wartość 7 oznacza najwyższy priorytet. Warstwy docelowe są mierzone przez UE, a warstwy, których zmierzona jakość jest akceptowalna dla ponownego wyboru komórki, są sortowane w porządku malejącym zgodnie z wartościami Priorytetu CellReselection. Gdy eNB wysyła tę wartość priorytetu tylko w wiadomościach rozgłoszeniowych (SIB1 i SIB5 dla warstw docelowych wewnątrz L więcej »

KONCEPCJA SYSTEMU R-MODE BALTIC Z WYKORZYSTANIEM STACJI BAZOWYCH AIS - DOI:10.15199/59.2019.6.27

Krzysztof Bronk Magdalena Januszewska Patryk Koncicki Rafał Niski Błażej Wereszko

1. WSTĘP W dzisiejszych czasach usługi lokalizacji, nawigacji oraz dystrybucji czasu są wykorzystywane powszechnie w bardzo wielu dziedzinach. Trudno wyobrazić sobie codzienne funkcjonowanie wielu branży przemysłu pozbawionych dostępu do tych informacji. Szczególnie w zastosowaniach morskich informacje o lokalizacji są kluczowe z punktu widzenia bezpieczeństwa. Z tego powodu opieranie systemów odpowiedzialnych za bezpieczeństwo na morzu jedynie na systemach satelitarnych stanowi pewne zagrożenie. Rozwiązaniem tego problemu może być system budowany w ramach projektu "Ranging Mode for the Baltic Sea" [5] (akronim R-Mode Baltic) współfinansowanego z Programu Interreg V Baltic Sea Region. Jest on realizowany w konsorcjum dwunastu partnerów z regionu Morza Bałtyckiego. Głównym celem projektu jest zbudowanie, a następnie demonstracja możliwości nowego systemu na potrzeby sektora PNT (positioning, navigation, timing) w warunkach morskich. System ten w założeniu ma stanowić rezerwę (backup) względem klasycznych systemów GNSS (np. GPS, GLONASS, GALILEO). Ponadto w projekcie na Morzu Bałtyckim zostanie stworzony pierwszy lokalny obszar testowy na potrzeby przedmiotowego systemu. Należy zwrócić uwagę, że systemy GNSS są wysoce wrażliwe na jamming i inne zakłócenia, a ponadto na tę chwilę nie istnieje system, który mógłby zapewnić wiarygodne wyznaczanie pozycji w przypadku czasowej niedostępności systemów GNSS. W projekcie R-Mode Instytut Łączności (Zakład Systemów i Sieci Bezprzewodowych w Gdańsku) realizuje między innymi zadania związane z opracowaniem algorytmów cyfrowego przetwarzania sygnałów (DSP) na potrzeby nowego systemu nawigacji, a także jest zaangażowany w szereg badań symulacyjnych oraz pomiarów realizowanych na obszarze Morza Bałtyckiego. 2. KONCEPCJA SYSTEMU R-MODE NA BAZIE AIS Jednym z podstawowych założeń systemu R-Mode jest wykorzystanie systemu Automatycznej Identyfikacji Statków (AIS). Na wyznaczonym w ramach więcej »

LOKALIZACJA I ŚLEDZENIE PUNKTÓW CHARAKTERYSTYCZNYCH TWARZY - DOI:10.15199/59.2019.6.61

Marek Kowalski

1. WSTĘP Jednym z najszybciej rozwijających się obszarów wizji komputerowej w ostatnich latach jest analiza obrazów twarzy. Do problemów, które można zaliczyć do tego obszaru należą: rozpoznawanie twarzy, śledzenie kierunku patrzenia, rozpoznawanie wyrazu twarzy, rekonstrukcja 3D twarzy i wiele innych. Większość metod używanych w powyższych problemach wymaga poprawnie zlokalizowanych charakterystycznych punktów twarzy. Przykładowe zdjęcia przedstawiające efekty lokalizacji charakterystycznych punktów twarzy znajdują się na Rysunku 1. W ostatnich latach powstały metody, które osiągają dobre wyniki w lokalizacji i śledzeniu charakterystycznych punktów twarzy dla stosunkowo łatwych obrazów twarzy, tj. takich, gdzie inicjalizacja jest dobra, poza głowy jest w przybliżeniu frontalna, wyraz twarzy nie jest ekstremalny, nie ma znacznych okluzji. Celem opisanej pracy jest poprawna lokalizacja oraz śledzenie punktów charakterystycznych twarzy w tych pozostałych, trudniejszych, przypadkach. Rys. 1. Przykład zlokalizowanych punktów charakterystycznych na dwóch twarzach ze zbioru IBUG [9]. Opisywana rozprawa doktorska przedstawia dwie metody lokalizacji i śledzenia punktów charakterystycznych twarzy: FAKRFWS [2] i DAN [3]. Dowodem na osiągnięcie celu opisywanego powyżej jest fakt, iż obie metody, w momencie publikacji, osiągały wyniki lepsze niż jakakolwiek wcześniej opisana metoda na trudnym zbiorze IBUG [9]. Co więcej, metoda DAN zajęła trzecie miejsce podczas konkursu na metodę lokalizacji punktów charakterystycznych twarzy organizowanego podczas konferencji CVPR 2017. Lokalizacja punktów charakterystycznych twarzy w obrazach oraz ich śledzenie w sekwencjach wideo są dziedzinami rozwijanymi już od lat 90. Obecnie, a właściwie w czasie powstawa więcej »

ŁACZNA SYNCHRONIZACJA PODSTAWY CZASU I FALI NOSNEJ Z UZYCIEM ROZSZERZONEGO FILTRU KALMANA - DOI:10.15199/59.2019.6.17

Grzegorz Haza

1. WSTEP Odbiornik koherentny wymaga znajomosci fazy i czestotliwosci resztkowej fali nosnej, czasu trwania symboli, momentów ich taktowania, kształtów sygnałów elementarnych w pasmie podstawowym oraz odpowiedzi impulsowej kanału telekomunikacyjnego [1], [2], [3]. Proces synchronizacji moze byc oparty na układzie petli sprzezenia zwrotnego (ang. feed-back loop) lub na petli w przód (ang. feed-forward loop) [1]. W układzie synchronizacji opartym o petle typu feed-forward w pierwszym kroku estymowana jest aktualna wartosc employee ypursuing Ph.D. parametru bedacego celem synchronizacji. Nastepnie wykonywana jest filtracja z uzyciem filtru petli F(z) i opcjonalnie przeprowadzane jest całkowanie aktualnej wartosci parametru. W układzie synchronizacji z petla typu feed-back w pierwszym kroku przeprowadzona jest korekcja parametru bedacego przedmiotem synchronizacji. Nastepnie obliczana jest informacja o błedzie synchronizacji. W kolejnym kroku wykonywana jest filtracja z uzyciem filtru petli F(z) i opcjonalnie przeprowadzana jest akumulacja aktualnego parametru. W tym celu wykorzystywane sa algorytmy bazujace na petli fazowej (ang. phase locked loop - PLL). O przeznaczeniu petli fazowej decyduje blok korektora, detektora błedu synchronizacji oraz zastosowanego filtru petli F(z). Wsynchronizacji ze sprzezeniem zwrotnym moga byc równiez wykorzystane rózne wersje filtrów Kalmana [4], [5], [6], [7]. W [5] pokazano, ze liniowy filtr Kalmana (ang. Kalman Filter - KF) uzyty w synchronizacji jest matematycznie równowazny petli PLL w trybie utrzymania synchronizmu. Posiada on przy tym dodatkowa zalete nad petla PLL w postaci zmiennych w czasie współczynników wzmocnienia zawartych w macierzy wzmocnienia Kalmana [5]. W sygnałach telekomunikacyjnych pomiedzy parametrami synchronizacji (procesem stanu) a odbieranym sygnałem (procesem obserwacji) wystepuje zazwyczaj nieliniowa zaleznosc, np. dla podstawy czasu nadania symboli jest to więcej »

Metamateriały elektromagnetyczne - DOI:10.15199/59.2019.6.2

Metamateriały to sztucznie wytworzone struktury, które zaprojektowano w taki sposób, że mają niespotykane w przyrodzie własności elektromagnetyczne, optyczne, akustyczne, termiczne lub mechaniczne. W prezentacji skoncentrowano się na metamateriałach elektromagnetycznych. Omówiono je w perspektywie historycznej, a następnie sklasyfikowano pod względem różnych właściwości oraz metod wytwarzania. Pokazano wybrane zastosowania. Metamateriały elektromagnetyczne są sztucznymi strukturami kompozytowymi, zwykle składającymi się z dużej liczby tzw. inkluzji. Te inkluzje to zazwyczaj albo przewodniki wkomponowane w dielektryk (tworzące tzw. metaatomy lub metacząsteczki), albo kompozyty złożone z kilku dielektryków, różniących się od sieb więcej »

METODA ODBIORU Z KOMPENSACJĄ INTERFERENCJI SYGNAŁÓW W SYSTEMACH NOMA - DOI:10.15199/59.2019.6.13

Hind Salim Ghazi Krzysztof Wesołowski

1. WSTĘP Jednym z kluczowych zagadnień w dobrym funkcjonowaniu systemów radiowych jest zastosowana zasada wielodostępu. Jak dotychczas w systemach radiokomunikacji ruchomej stosowano zasadę ortogonalności sygnałów korzystających z przydzielonego zakresu czasu i pasma częstotliwości. Zasada ta w postaci czystej występuje w systemach z wielodostępem częstotliwościowym (FDMA - Frequency Division Multiple Access), czasowym (TDMA - Time Division Multiple Access), czy ortogonalnym wielodostępem z podziałem częstotliwości (OFDMA - Orthogonal Frequency Division Multiple Access), zaś w szeroko stosowanych systemach z wielodostępem kodowym (CDMA - Code Division Multiple Access) zasada ortogonalności sygnałów użytkowników jest w rzeczywistości po stronie odbiorczej spełniona jedynie w przybliżeniu. Wobec ograniczonych zasobów widmowych, szczególnie wysokie wymagania spowodowane przez oczekiwany olbrzymi wzrost wolumenu przesyłanych danych i szybkości ich transmisji w systemach piątej generacji (5G) kierują zainteresowania konstruktorów w stronę wielu nowych technik służących sprostaniu tym wymaganiom, między innymi w stronę nieortogonalnego wielodostępu do zasobów radiowych (NOMA) [1-3]. Wielodostęp w trybie NOMA jest obecnie rozpatrywany w wydaniu 16 standardów 3GPP opisujących zasady działania systemów 5G [8]. Na dodatek, można łatwo wyobrazić sobie zastosowania metody wielodostępu NOMA w innych systemach radiokomunikacyjnych takich jak WLAN [6], komunikacji między pojazdami (V2X), czy komunikacji bezpośredniej między terminalami (D2D - Device-to-Device). Na rys. 1 przedstawiono zasadę działania metody NOMA w łączach w dół i w górę w tzw. dziedzinie mocy. W łączu w dół stacja bazowa BS wysyła sygnał z niższą mocą do terminala, który cieszy się lepszymi warunkami propagacyjnymi w kanale od stacji BS (Terminal n). Do terminala m, z którym stację BS łączy gorszy kanał (o wyższym tłumieniu propagacyjnym) stacja bazowa wysyła sygna więcej »

METODA SEKWENCYJNEJ SYNCHRONIZACJI WĘZŁÓW I KOREKCJI WYNIKÓW POMIARÓW TDOA W ULTRASZEROKOPASMOWYM SYSTEMIE LOKALIZACYJNYM - DOI:10.15199/59.2019.6.26

Vitomir Djaja-Jośko

Ostatnimi czasy można zaobserwować rosnący popyt na usługi wykorzystujące informacje o lokalizacji osób i obiektów wewnątrz pomieszczeń. Wiążę się to z rosnącym zapotrzebowaniem na systemy dostarczające takie dane. Szczęśliwie, istnieje wiele technik umożliwiających wyznaczanie położenia obiektów i osób w budynkach. Jednym z możliwych sposobów kategoryzacji systemów lokalizacyjnych jest podział ze względu na obecność infrastruktury. Można wyróżnić systemy, które wymagają złożonej infrastruktury oraz takie, które są ograniczone tylko do jednego urządzenia (np. noszonego przez lokalizowaną osobę lub przymocowanego do lokalizowanego obiektu). Rozwiązania należące do drugiej kategorii są oczywiście prostsze w instalacji i utrzymaniu, natomiast ze względu na wykorzystanie w nich inercyjnych czujników MEMS, takich jak akcelerometry czy żyroskopy, dokładność wyznaczanych przez nie lokalizacji znacząco spada z czasem [2]. Wśród systemów należących do pierwszej kategorii, czyli takich które najczęściej składają się z pewnego zestawu węzłów oraz sterownika systemu, do najbardziej obiecujących można zaliczyć te, które wykorzystują transmisję fal radiowych. Ze względu na specyfikę środowiska wewnątrzbudynkowego, tj. dużą liczbę ścian i innych obiektów przysłaniających widoczność między lokalizowanymi obiektami lub osobami, a infrastrukturą systemu, systemy wizyjne oraz ultradźwiękowe nie zapewniają wystarczającej dokładności, tudzież wymagają bardzo dużej liczby węzłów do pokrycia całego obszaru objętego działaniem systemu [6][9]. Z kolei, fale radiowe propagują się przez ściany i inne obiekty, co pozwala na ich efektywne wykorzystanie w systemach lokalizacyjnych. Oczywiście, w wyniku takiej propagacji dochodzi do zniekształceń transmitowanych sygnałów, w tym zmiany ich kształtu, tłumienia oraz opóźnienia, natomiast nie odbywa się to w stopniu uniemożliwiającym wyznaczanie lokalizacji. Wśród radiowych systemów lokalizacyjnych, któ więcej »

METODY UCZENIA MASZYNOWEGO DLA POPRAWY JAKOŚCI DETEKCJI SYGNAŁU LTE - DOI:10.15199/59.2019.6.31

Małgorzata Wasilewska Hanna Bogucka

1. WSTĘP Jednym z głównych atrybutów systemów radia kognitywnego (ang. Cognitive Radio - CR) jest nadanie urządzeniom radiowym cech umożliwiających uczenie się i adaptację do warunków zewnętrznych. Działanie takie ma zwiększyć wykorzystanie zasobów radiowych, w obliczu ciągle wzrastającej liczby użytkowników i urządzeń radiowych. Świadomość otoczenia radiowego, a w szczególności stanu zajętości pasma częstotliwości i warunków nadawania, umożliwia dynamiczny dostęp do tych zasobów, tak aby maksymalizować wydajność działania CR przy jednoczesnym niezakłócaniu transmisji użytkowników systemów licencjonowanych (ang. Primary Users - PUs). Do tego celu służy detekcja zajętości pasm częstotliwości (z angielskiego: sensing), w wyniku której decyduje się o obecności transmisji w danym paśmie, ale również o rodzaju tych sygnałów [1]. Radio kognitywne powinno również w sposób inteligentny podejmować decyzje o swoim działaniu i uczyć się na podstawie dotychczasowych doświadczeń. Tę 1PracapowstaławramachprojektuCERTAIN(nrrej.2017/27/L/ST7/ 03166) finansowanego ze środków Narodowego Centrum Nauki. funkcję radia kognitywnego umożliwiają metody nazywane metodami uczenia maszynowego. Celem pracy jest przedstawienie stopnia zwiększenia prawdopodobieństwa detekcji, jaki można uzyskać wykorzystując metody ML jako element wspomagający podstawowe algorytmy sensingu użytych przez stację bazową (eNodeB) bloków zasobów (ang. resource blocks - RBs). Ostatecznym celem zastosowania wspomnianych metod jest wysoka niezawodność detekcji RBs wykorzystanych przez system LTE (LTE-RBs) i stworzenie możliwości nadawania sygnału CR w standardzie 5G z elastycznym wyborem RBs ortogonalnych do LTERBs. W niniejszym artykule omówiono wpierw detekcję energii jako metodę sensingu. Została ona użyta do detekcji sygnałów LTE nadawanych na danym obszarze przez eNodeB. Ponieważ ruch telekomunikacyjny w rozważanej sieci podlega pewnym typowym zmianom czasowym (np. d więcej »

MINIMALIZACJA INTERFERENCJI W SYSTEMACH 5G Z KSZTAŁTOWANIEM WIĄZKI - DOI:10.15199/59.2019.6.42

Anna Maria Łukowa

1. WSTĘP Głównym celem systemów nowej generacji komunikacji mobilnej 5G jest sprostanie nieustannie rosnącym wymaganiom co do pojemności sieci, przepływności danych oraz minimalizacji opóźnień. Tak więc systemy 5G powinny opierać się na elastycznym interfejsie radiowym, który sprosta wymaganiom jakościowym wszystkich użytkowników. Elastyczny dupleks z podziału czasu (ang. Time Division Duplex, TDD) jest kluczową technologią pozwalającą na wydajne zarządzanie zasobami radiowymi w łączu w górę (ang. Uplink, UL) oraz w łączu w dół (ang. Downlink, DL) w zależności od bieżących zapotrzebowań użytkowników. Ponadto, w celu zwiększenia pojemności sieci, przyszłe systemy komórkowe będą składały się z małych i gęsto rozmieszczonych komórek radiowych. Jednakże zarówno elastyczna transmisja TDD jak i małe odległości pomiędzy stacjami bazowymi mogą prowadzić do asymetrii w ruchu w łączu w górę i w dół pomiędzy sąsiednimi komórkami przyczyniając się do wzrostu interferencji w systemie. Szczególnie szkodliwe w tym przypadku są interferencje wynikające z transmisji w przeciwnych kierunkach, tzw. interferencje krzyżowe. Istotnym elementem mającym bezpośredni wpływ na występowanie interferencji w systemie są metody przydziału zasobów radiowych (ang. Radio Resource Management, RRM) przez dedykowany układ planowania, tzw. “scheduler". Funkcjonalność tego układu może być zlokalizowana w indywidualnych stacjach radiowych jak i w centralnej jednostce koordynującej wiele stacji bazowych. W celu minimalizacji zakłóceń możliwe jest zastosowanie międzykomórkowej koordynacji transmisji oraz wykorzystanie zaawansowanych odbiorników radiowych [1]. Literatura dotycząca tej dziedziny obszernie traktuje o korzyściach płynących z zastosowania zaawansowanych odbiorników z możliwością redukcji szkodliwego wpływu sygnałów zakłócających (ang. Interference Rejection Combining, IRC) oraz odbiorników wykorzystujących sukcesywne anulowanie interferencji więcej »

MODELOWANIE ROZKŁADU NATĘŻENIA POLA ELEKTRYCZNEGO W OTOCZENIU STACJI RADOKOMUNIKACYJNYCH - DOI:10.15199/59.2019.6.79

Daniel Niewiadomski Marcin Mora Dariusz Więcek

1. WSTĘP Nieustanny rozwój systemów radiowych wynikający m.in. z rosnącego zapotrzebowania na przepustowość w sieciach mobilnych 4G jak czy przyszłych sieciach 5G, pociąga za sobą konieczność rozbudowy infrastruktury poprzez zwiększenie liczby stacji i liczby emisji w sieci radiowej, zwłaszcza w środowisku miejskim. Następstwem rozbudowy sieci stacji jest wzrost wypadkowego natężenia pola elektrycznego generowanego przez nowopowstałe instalacje, które wnoszą dodatkowe pole do już istniejącego, zbliżając tym samym wypadkową wartość pola do wartości dopuszczalnych limitów, które wynikają z wartości w odniesieniu do obowiązujących norm ochrony środowiska w Polsce [1]. Obecnie w zakresie badań/pomiarów pola elektromagnetycznego w środowisku w Polsce prowadzone są dwa rodzaje pomiarów: pomiary kontrolne zgodnie z [1], które są wykonywane przez akredytowane laboratoria badawcze podczas pierwszego uruchomieniu danej instalacji lub modyfikacji jej parametrów pracy oraz pomiary monitoringowe prowadzone przez: Główny Inspektorat Ochrony Środowiska, Inspekcja Ochrony Środowiska oraz wojewódzcy inspektorzy ochrony środowiska w punktach kontrolnych przy metodyce zgodnej z [2]. Prowadzenie pomiarów pociąga za sobą zarówno ograniczenia czasowe jak i kosztowe związane z ich wykonywaniem w konkretnych warunkach terenowych. Alternatywą dla pomiarów mogą być symulacje komputerowe, które pozwolą nie tylko na weryfikację wartości generowanego natężenia pola od stacji już istniejących/modernizowanych, ale również pozwalają na analizę natężenia pola jeszcze na etapie planowania sieci, przed uruchomieniem danej instalacji. Mogą również służyć, jako wstępny etap określenia miejsc, w których potencjalnie może wystąpić przekroczenie dopuszczalnej wartości natężenie pola do celów późniejszej weryfikacji pomiarowej oraz określenia dostępnego potencjału rozbudowy sieci w danym obszarze systemów. 2. MODEL SYMULACYJNY Prezentowany model symulacji roz więcej »

MODULACJE WIELOWYMIAROWE WE WSPÓŁCZESNYCH SYSTEMACH TELEKOMUNIKACYJNYCH - DOI:10.15199/59.2019.6.19

Tomasz G. Markiewicz

Modulacje wielowymiarowe (ang. multidimensional modulations, MDM) nie sa˛ powszechnie znana˛w telekomunikacji technika˛ transmisyjna ˛. Najprostszym sposobem na zapoznanie sie˛ z koncepcja˛ modulacji wielowymiarowych jest ich porównanie z kwadraturowa ˛ modulacja˛ amplitudy (ang. quadrature amplitude modulation, QAM). W przypadku techniki QAM symbole nalez˙a˛ce do konstelacji sygnałów sa˛ rozmieszczone w dwuwymiarowej przestrzeni, tj. na płaszczy´znie zespolonej. Natomiast w przypadku modulacji wielowymiarowych najwaz˙niejsza˛ róz˙nica˛ jest to, iz˙ symbole wybierane sa˛ spos´ród punktów nalez˙a˛cych do tzw. kraty (ang. lattice) i tworza ˛w ten sposób konstelacje˛ wielowymiarowa˛ (ang. multidimensional constellation, MDC). Nadmienic´ nalez˙y, iz˙ istnieja˛ równiez˙ inne podej´scia do tematu modulacji wielowymiarowych vide [24], [5] czy [23], gdzie dwa dodatkowe wymiary uzyskuje si˛e niejako poprzez wykorzystywanie połówek funkcji sinus oraz cosinus. Fakt iz˙ konstelacje wielowymiarowe nie sa˛ specjalnie znane nie oznacza bynajmniej, z˙e nie znajduja˛ one zastosowania w technice. Wr˛ecz przeciwnie, dostrzec mo˙zna, i˙z zainteresowanie konstelacjami wielowymiarowymi niezaprzeczalnie wzrosło w cia˛gu ostatnich lat. Szczególne zainteresowanie mo˙zna zaobserwowa´c ze strony technik ´swiatłowodowych [3, 4, 9-11]. Modulacje wielowymiarowe ciesza˛ sie˛ równiez˙ nie mniejszym zainteresowaniem ze strony technik typowo zwia˛zanych z radiokomunikacja˛. Flagowym przykładem mo˙ze by´c tu technika SCMA (ang. sparse code multiple access) [18, 19, 25]. W pracy [25] utrzymuje si˛e, ˙ze ta technika pozwala na zwie˛kszenie efektywnos´ci widmowej trzykrotnie. Interesuja˛ce wyniki uzyskano równie˙z w przypadku stosowania modulacji wielowymiarowych w poła˛czeniu z technika˛ OFDM (ang. orthogonal frequency division multiplexing) [8]. Cho´c w pracy [8] pokazano, i˙z wykorzystanie modulacji wielowymiarowych mo˙ze dawa´c zyski rz˛edu 6dB i 8dB wzgl˛edem więcej »

MOŻLIWOŚĆ WYKORZYSTANIA PASMA 3,6 GHz DLA OBSŁUGI RUCHU WIDEO W SIECIACH 5G NA POTRZEBY UŻYTKOWNIKÓW MOBILNYCH W WYBRANYCH MIASTACH W POLSCE - DOI:10.15199/59.2019.6.12

Krzysztof Bronk Adam Lipka Rafał Niski

1. WSTĘP Zbliżające się wielkimi krokami pierwsze uruchomienia sieci zgodnych ze standardem 5G mają stanowić istotny przełom w rozwoju współczesnych systemów bezprzewodowych. Systemy piątej generacji z założenia będą odpowiadały na kluczowe wymagania użytkowników mobilnych i odzwierciedlały najważniejsze trendy obserwowane w sieciach bezprzewodowych, co m.in. oznacza mocniejsze uwypuklenie aspektów związanych z transmisją maszyna-maszyna (M2M), czy potrzebą obsługi bardzo dużych zbiorów danych. W efekcie sieci te znakomicie będą się nadawały do praktycznego wdrożenia koncepcji smart cities (por. art. [2]) czy Internetu Rzeczy. Faktyczne uzyskanie wszystkich zakładanych parametrów sieci piątej generacji (m.in. spodziewanej szybkości transmisji, pojemności, efektywności widmowej czy opóźnień) wymaga zapewnienia odpowiednich zasobów widmowych, i to zarówno w niższych zakresach (np. pasmo 700 MHz), jak i w zakresach bardzo wysokich (powyżej 26 GHz), w których teoretycznie łatwiej wyodrębnić ciągłe bloki o dużej szerokości, nawet przekraczającej 1 GHz. W niniejszym artykule przeprowadzono analizę możliwości wykorzystania zakresu 3,4-3,8 GHz (tzw. pasmo 3,6 GHz) na potrzeby realizacji usług wideo przez użytkowników mobilnych w sieciach 5G dla przypadku środowiska miejskiego (urban) i wielkomiejskiego (dense urban) w Polsce (na przykładzie wybranych miast). Należy mieć na uwadze, iż charakter ruchu wideo w środowisku (wielko)miejskim znacząco różni się od analogicznego ruchu w środowisku podmiejskim, gdyż w tym pierwszym dominuje wiele krótkich transmisji, realizowanych np. przy okazji podróży komunikacją miejską, podczas gdy w drugim przypadku najczęstszym scenariuszem jest jedna, długa transmisja. Głównym celem opisanego w artykule badania jest weryfikacja, jaka ilość zasobów (rozumianych jako szerokości kanałów) jest konieczna, aby zapewnić użytkownikom smartfonów możliwość realizacji usług wideo w środowisku (wielko)mie więcej »

OCHRONA INFORMACJIW RADIOSTACJACH DEFINIOWANYCH PROGRAMOWO SYSTEMU ŁĄCZNOŚCI BEZPRZEWODOWEJ DLA UŻYTKOWNIKÓW MOBILNYCH - DOI:10.15199/59.2019.6.33

Robert Wicik Marcin Grzonkowski Robert Białas

1. WSTĘP Głównym celem opracowania i budowy systemu łączności bezprzewodowej, będącego tematem tego artykułu, jest zapewnienie szerokopasmowej, bezpiecznej łączności dla jednostek mobilnych. Cel ten będzie osiągany z wykorzystaniem projektowanych, szerokopasmowych radiostacji definiowanych programowo (SDR), które umożliwiają tworzenie ad-hoc szkieletowych sieci IP (typu MANET) na potrzeby użytkowników pracujących w sieciach lokalnych na pojazdach. Radiostacje mogą być konfigurowane jako wielokanałowe, gdzie każdy kanał ma zaimplementowany, indywidualnie skonfigurowany zestaw oprogramowania definiującego tryby pracy w sieci radiowej i budowanej na jej bazie sieci łączności. Każda radiostacja SDR w projektowanym systemie jest wyposażona w dedykowany, sprzętowy moduł bezpieczeństwa (MB), który także umożliwia programową konfigurację jego trybów pracy. System łączności bezprzewodowej, przeznaczony dla użytkowników mobilnych, ma zapewniać wielopłaszczyznową ochronę informacji. W tym celu implementowane są mechanizmy ochrony transmisji, sieci i komunikacji (TRANSEC, NETSEC i COMSEC), realizowane z wykorzystaniem zaawansowanej kryptografii - algorytmów i protokołów kryptograficznych, a także dodatkowych funkcji ochrony cybernetycznej, elektromagnetycznej i antypenetracyjnej. W module bezpieczeństwa zastosowano potrójne mechanizmy kryptograficzne, dedykowane do wykorzystania w różnych domenach ochrony informacji, które mogą być wybierane w zależności od potrzeb na etapie planowania misji. Ważnym elementem projektowanego systemu jest podsystem zarządzania radiostacjami definiowanymi programowo i kryptografią. Zarządzanie radiostacjami ma za zadanie zaplanowanie systemu łączności przed misją, przydzielenie do poszczególnych radiostacji odpowiednich zestawów oprogramowania i wygenerowanie wymaganych do pracy danych konfiguracyjnych, a następnie monitorowanie i zarządzanie radiostacjami w trakcie misji oraz zbieranie doświadczeń więcej »

OPRACOWANIE SZEŚCIOWROTNIKA W TECHNOLOGII LTCC NA FALE MILIMETROWE - DOI:10.15199/59.2019.6.67

Barbara Słojewska Yevhen Yashchyshyn

Wraz z coraz większym zapotrzebowaniem na bezprzewodowy dostęp do internetu, a także rozwojem Internetu rzeczy (ang. IoT - Internet of Things) gwałtownie wzrasta popyt na usługi radiokomunikacyjne, co przekłada się na większą zajętość pasm częstotliwości. Z tego względu coraz częściej wykorzystuje się wyższe zakresy częstotliwości znane jako pasmo milimetrowe. Jednym z niższych zakresów milimetrowych jest pasmo ISM 24 GHz (ang. Industrial, Scientific, Medical). Rozciąga się ono w przedziale 24 GHz - 24,25 GHz. Dzięki temu, że jest to pasmo nielicencjonowane, można je wykorzystywać do wielu różnych zastosowań, takich jak radary bliskiego zasięgu czy systemy radiokomunikacyjne. Szersze dostępne pasmo pozwala uzyskać większe przepływności transmisji. Podczas opracowywania układów na tak wysokie częstotliwości trzeba mieć na uwadze problemy, które występują w tym zakresie. Dla wyższych częstotliwości maleje długość fali, przez co wzrastają wymagania na dokładność wykonania. Wymagana dokładność może wynosić nawet kilkanaście mikrometrów. Z tego samego względu ważne są też stabilności temperaturowa i mechaniczna, ponieważ każda zmiana kształtu układu ma większy wpływ niż na niższych częstotliwościach, gdyż zaczyna być porównywalna z długością fali. Dla wyższych częstotliwości zastosowanie tradycyjnych podłoży staje się niemożliwe. Powszechnie stosowany laminat FR-4 na wyższych częstotliwościach charakteryzuje się wysoką wartością tangensa kąta stratności. Z tego względu konieczne jest stosowanie specjalnych laminatów mikrofalowych. Trzeba też jednak wziąć pod uwagę, że na wyższych częstotliwościach grubości podłoża są małe, co sprawia, że układy wymagają dodatkowego usztywnienia. Jedną z technologii, która pozwala na tworzenie układów na wyższe częstotliwości jest technologia LTCC (ang. Low Temperature Cofired Ceramic) po więcej »

OPTYMALIZACJA PUNKTU PRACY WZMACNIACZA KLASY B DLA SYGNAŁU OFDM - DOI:10.15199/59.2019.6.69

Paweł Kryszkiewicz

1. WSTE˛P Technika OFDM (ang. Orthogonal Frequency Division Multiplexing) jest u˙zywana powszechnie we współczesnych standardach transmisji bezprzewodowej np. DVB-T, LTE, IEEE 802.11 ac. Przy wielu zaletach np. mo˙zliwo´sci wydajnej realizacji nadajnika z u˙zyciem bloku IFFT (ang. Inverse Fast Fourier Transform), prostej korekcji wpływu kanału wielodrogowego (dzi˛eki podziałowi pasma na podno´sne) czy prostocie u˙zycia technik MIMO (ang. Multiple Input Multiple Output), posiada równiez ˙ kilka wad. Jedna˛ z nich jest duz˙a zmiennos´c´ chwilowej mocy sygnału OFDM w czasie. Zjawisko to jest cz˛esto mierzone przy pomocy warto´sci PAPR (ang. Peak to Average Power Ratio) tzn. stosunku mocy szczytowej do s´redniej [1]. Wykorzystuja˛c w nadajniku nie-idealny wzmacniacz mocy, który zapewnia liniowe wzmocnie- 1Praca powstała w wyniku realizacji projektu FAUST nr PLTW/ V/3/2018 finansowanego przez Narodowe Centrum Bada´n i Rozwoju. nie tylko w ograniczonym zakresie mocy wej´sciowych, sygnał OFDM nara˙zony jest na zniekształcenia nieliniowe [3]. Objawiaja˛ sie˛ one zarówno pojawieniem sie˛ interferencji na podno´snych danych jak i wyciekiem sygnału do sa˛siednich pasm cze˛stotliwos´ciowych. W literaturze najcze˛stsze sa˛ 3 podejs´cia w celu rozwia˛zania tego problemu: obni˙zenie warto´sci PAPR, linearyzacja wzmacniacza oraz obni˙zenie punktu pracy wzmacniacza. Obni˙zenie wartos´ci PAPR osia˛gane jest zazwyczaj poprzez ingerencj ˛e w symbole OFDM np. poprzez dodawanie specjalnych podno´snych [11], niezale˙znie od charakterystyki u˙zytego wzmacniacza (choc´ wyste˛puja˛ równiez˙ rozwia˛zania cało ´sciowe [4]). Niestety zazwyczaj uzyskiwane obni˙zenie warto´sci PAPR jest niewspółmierne do zu˙zytych zasobów w tym zasobów obliczeniowych. Linearyzacja wzmacniacza odbywa si˛e zazwyczaj poprzez dodanie układu DPD (ang. Digital Predistortion) na jego wej´sciu. Celem tego układu jest takie nieliniowe zniekształcenie sygnału OFDM, ˙zeby w wyni więcej »

POŁA˛CZENIA NERWOWE A KOMUNIKACJA BEZPRZEWODOWA: O EFEKTYWNO´SCI ENERGETYCZNEJ TRANSMISJI CYFROWEJ I ANALOGOWEJ - DOI:10.15199/59.2019.6.46

Bartosz Bossy Paweł Kryszkiewicz Hanna Bogucka

przecia˛gu ostatnich lat liczba urza˛dzen´ poła˛czonych do sieci Internet gwałtownie wzrosła. Prognozuje sie˛, z˙e transmisja danych w sieciach mobilnych osia˛gnie wartos´c´ 30.6 EB/miesia˛c do roku 2020. Ponadto, przewiduje ˛ sie˛ masowa˛ komunikacje˛ pomie˛dzy urza˛dzeniami be˛da˛cymi cze˛s´cia˛ tzw. Internetu Rzeczy (ang. Internet of Things - IoT). Oznacza to wysoka˛ ge˛stos´c´ urza˛dzen´ na metr kwadratowy a zatem małe odległos´ci mie˛dzy urza˛- dzaniami. Ponadto cze˛s´c´ tych urza˛dzen´ be˛dzie zasilana bateryjne, zatem zu˙zycie energii jest kluczowe. Z drugiej strony współczesne systemy bezprzewodowe stosuja˛zwykle cyfrowe przetwarzanie sygnału be˛da˛ce z´ródłem zuz˙ycia energii, która moz˙e dominowac´ nad energia˛ konieczna ˛ do emisji sygnału. Obecne zuz˙ycie energii przez we˛- zły sieci bezprzewodowej jest rz˛edu 0.1 - 1W na poje- 1Praca powstała w ramach projektu "BioNets" (nr 2016/23/B/ST7/03937) finansowanego ze ´srodków Narodowego Centrum Nauki w ramach programu OPUS. dyncze ła˛cze. Dla porównania, niezwykle złoz˙ony mózg ludzki pracuje z moca˛ poniz˙ej 20W obsługuja˛c około 22·109 neuronów (odpowiadaja˛cych we˛złomsieci) i około 240 · 1012 synaps (odpowiadaja˛cych ła˛czom), czyli poni- z˙ej 10-9W na we˛zeł sieci (neuron) obsługuja˛c około 10 tysie˛cy ła˛czy (poła˛czen´ nerwowych). Niezwykle wysoka EE mózgu wynika z faktu iz˙ neurony działaja˛ w sposób cia˛gły. Informacja pochodza˛ca z synaps jest integrowana w neuronie i przetwarzana analogowo, po czym zapada decyzja o dalszych działaniach. Ta decyzja przekazywana jest poprzez akson do innych neuronów. Moz˙na zatem zauwaz˙yc´ pewna˛ analogie˛ mie˛dzy ludzkim mózgiem a trendami w sieciach bezprzewodowych gdzie liczba w˛ezłów b˛edzie ogromna, a odległo´s´c i poziomy mocy be˛da˛ niezwykle małe. Dlatego tez˙ warto rozwa˙zy´c zastosowanie mechanizmów z ludzkiego mózgu w przyszłych sieciach bezprzewodowych np. transmisje ˛ analogowa˛. Badania nad EE syst więcej »

PORÓWNANIE EFEKTYWNO´SCI ENERGETYCZNEJ MGŁY I CHMURY OBLICZENIOWEJ - PRZEGLA˛D - DOI:10.15199/59.2019.6.39

Bartosz Kopras Filip Idzikowski

1. WSTE˛P Liczba urza˛dzen´ podła˛czonych do Internetu nieustannie ro´snie. Trend ten utrzymuje si˛e na poziomie rocznego wzorstu 10-11% [2,4]. Najszybciej (o 17-30% rocznie [2, 4]) rozwija sie˛ sektor urza˛dzen´ tworza˛cych tzw. Internet Rzeczy (ang. Internet of Things (IoT)). "Rzeczy" potrafia˛ generowac´ duz˙e ilos´ci danych, jednak zwykle charakteryzuja˛ sie˛ niska˛moca˛ obliczeniowa˛ i doste˛pna ˛ pamie˛cia˛. Ponadto, cze˛sto ich działania sa˛ ograniczone pojemnos´cia˛baterii. Urza˛dzenia nie nadaja˛ sie˛ przez to do przetwarzania zebranych przez nie danych. "Mobilna" chmura obliczeniowa (ang. Mobile Cloud Computing (MCC) [11,16]) oferuje wsparcie dla urza˛dzen´ IoT. Moga˛ one przesyłac´ do chmury dane do przetwarzania i/lub przechowywania. Wielu autorów zwraca jednak uwage˛ na koszty zwia˛zane z duz˙a˛ odległos´cia˛ dziela˛- 1Praca powstała w wyniku realizacji projektu FAUST nr PLTW/ V/3/2018 finansowanego przez Narodowe Centrum Bada´n i Rozwoju. Rys. 1. Architektura sieci typu MCC ca˛ centra danych chmury od urza˛dzen´ kon´cowych (opóz´- nienia, wzmo˙zony ruch w sieci szkieletowej). Zaproponowano wykorzystywanie mniejszych, g˛e´sciej rozmieszczonych chmur (ang. Cloudlets [14]). Sie´c obliczeniowa typu mgła (ang. Fog Computing) rozwija ide˛e zdecentralizowania sposobu działania chmury. Opiera si˛e ona na przeniesieniu obliczeniowych, sieciowych i pami˛eciowych zasobów bli˙zej u˙zytkowników ko´ncowych [1]. Mgła ma w zało˙zeniu rozbudowa´c (nie zasta ˛pic´) chmure˛, usprawnic´ jej działanie [15]. Dzie˛ki skróceniu drogi jaka˛musza˛ pokonac´ przenoszone dane, mgła jest cze˛sto wia˛zana z zastosowaniami wymagaja˛cymi niskich opó´znie´n, takimi jak monitorowanie zdrowia [7]. Celem niniejszej pracy jest przedstawienie przegla˛- du literatury porównuja˛cej sieci typu mgła i sieci typu chmura pod wzgl˛edem efektywno´sci energetycznej, jak i zapewniania krótkich opóz´nien´. Praca ma naste˛puja˛- ca˛ strukture˛. Architektura więcej »

PROGRAM DO WSPOMAGANIA PLANOWANIA DOSTĘPOWYCH SIECI WLAN - DOI:10.15199/59.2019.6.78

Sławomir Pluta Jacek Pluta

W Polsce istnieje wiele firm dostarczających Internet za pomocą WLAN. Firmy te są nazywane w skrócie WISP (ang. Wireless Internet Service Provider). WISP są konkurencją dla dużych operatorów telekomunikacyjnych. Rozwiązania stosowane w tym zakresie wykorzystują tryb pracy sieci WLAN, działający w układzie punkt - wielopunkt (p -wp), przy zapewnionej bezpośredniej widoczności anten typu LOS (ang. Line of Sight) i zasięgu kilku kilometrów. Częstotliwości kanałów radiowych dobiera się zwykle z zakresu 5470÷5725 MHz (kanały 100 - 140). Typowe standardy WLAN stosowane w tych rozwiązaniach to IEEE 802.11n i IEEE 802.11ac wykorzystujące łączność wieloantenową MIMO (ang. Multiple Input Multiple Output) [13]. Platformy dostępowe firmy Ubiquiti są często wykorzystywane przez WISP. Firma Ubiquity opracowała rozwiązania operatorskie WLAN serii airMAX [2,3]. Dla zapewnienia odpowiedniego poziomu QoS (ang. Quality of Service), w warstwie łącza stosuje się firmowy system wielokrotnego dostępu z podziałem czasu - Ubiquity TDMA. Rozwiązanie to nie jest kompatybilne w warstwie łącza ze standardem IEEE 802.11, gdyż nie jest obsługiwany dostęp CSMA/ CA. Zagwarantowanie danej wartości szybkości transmisji danych odbywa się poprzez przydział szczeliny kanałowej o wymaganej szerokości w dziedzinie czasu. Stacja bazowa koordynuje przydział czasu transmisji dla poszczególnych abonentów. Wyeliminowano w ten sposób występowanie kolizji ramek transmisyjnych. Należy także zapewnić odpowiedni poziom mocy sygnału odbieranego RSL (ang. Received Signal Level) i brak interferencji międzykanałowych i współkanałowych, które to skutkują obniżeniem wartości odstępu mocy sygnału o częstotliwości nośnej od mocy szumu CNR (ang. carrier-to-noise ratio). Gwarancja dostarczenia zamówionego pasma w Mb/s odbywa się przy uwzględnieniu jakościowych parametrów poszczególnych transmisji w układzie p-wp zapewnianych w warstwie fizycznej zgodnie z wymogami standardu IEE więcej »

PROGRAMOWA IMPLEMENTACJA METODY SDF Z WYKORZYSTANIEM PLATFORMY SDR - DOI:10.15199/59.2019.6.18

Rafał Szczepanik Jan M. Kelner

1. WSTĘP Procedury lokalizacji źródeł emisji w praktyce przeprowadzane są w czasie rzeczywistym. Dotyczy to zarówno wojskowych systemów rozpoznania i walki elektronicznej [1][2] jak również cywilnych systemów i usług lokalizacyjnych realizowanych np. w sieciach telefonii komórkowej [3][4][5]. Praktyczna implementacja metod lokalizacji wymaga dostosowania ich teoretyczno-symulacyjnych algorytmów oraz integracji oprogramowania ze sprzętem. Obecnie, do tego typu aplikacji najlepszym rozwiązaniem są platformy radia programowalnego SDR (software-defined radio) [6][7][8]. Warstwa programowa SDR pozwala na szybką implementację, testowanie i modyfikację algorytmów, w tym także algorytmów lokalizacyjnych. Celem niniejszego artykułu jest prezentacja wyników z programowej implementacji metody lokalizacji SDF (signal Doppler frequncy) [9][10] z wykorzystaniem SDR USRP B200mini [11]. Aplikacja lokalizacyjna została opracowana w środowisku LabVIEW [12][13], które pozwala na współpracę z platformą USRP odpowiedzialną za dostarczanie próbek składowych I/Q (in-phase / quadrature components) sygnału odbieranego od lokalizowanego nadajnika. Zaimplementowane algorytmy pozwalają na wyznaczanie wartości chwilowych dopplerowskiego przesunięcia częstotliwości oraz estymację położenia emitera w czasie rzeczywistym. Układ pozostałej części artykułu jest następujący. W sekcjach 2 i 3 przedstawiono krótkie charakterystyki odpowiednio metody SDF oraz platformy SDR USRP B200mini. Wstępne założenia na aplikację lokalizacyjną zawarto w sekcji 4. Sekcja 5 i 6 prezentują odpowiednio sposób przetwarzania danych w aplikacji oraz graficzny interfejs użytkownika. Przykładowe wyniki wstępnych badań empirycznych zrealizowanych z wykorzystaniem opracowanej aplikacji przedstawiono w sekcji 7. Artykuł zakończono podsumowaniem. 2. METODA SDF Metoda SDF bazuje na analitycznym rozwiązaniu równania falowego z poruszającym się źródłem sygnału, którego wynikiem jes więcej »

PROJEKTOWANIE ZASILANYCH SZEREGOWO PLANARNYCH MIKROPASKOWYCH SZYKÓW ANTENOWYCH N × N O PODWÓJNEJ POLARYZACJI - DOI:10.15199/59.2019.6.23

Izabela Słomian

Stosowana powszechnie w obwodach mikrofalowych oraz antenach i szykach antenowych technika mikropaskowa umożliwia uzyskanie niewielkich wymiarów układów, niskiego kosztu i dużej powtarzalności w produkcji seryjnej oraz możliwości łatwej integracji pasywnych i aktywnych podzespołów złożonych systemów nadawczo- odbiorczych w jednej strukturze. Jedną z głównych wad techniki mikropaskowej są jednak stosunkowo duże straty w takich obwodach. Z tego względu w przypadku realizacji sieci formowania wiązki mikropaskowych szyków antenowych często wykorzystywana jest technika zasilania szeregowego, która pozwala na minimalizację całkowitej długości linii transmisyjnych doprowadzających sygnał do kolejnych elementów promieniujących, kosztem pobudzenia w fazie elementów szyku tylko na przy częstotliwości środkowej. W efekcie, wraz ze zmianą częstotliwości pracy dochodzi do odchylenia wiązki głównej. Wykorzystanie techniki zasilania szeregowego pozwala także na realizację planarnych szyków antenowych o podwójnej polaryzacji, w których sąsiednie elementy promieniujące połączone są przy użyciu krótkich odcinków linii transmisyjnej w obu podstawowych przekrojach [1], [2]. Pomimo obniżonego poziomu strat oraz niewielkich rozmiarów takich szyków antenowych, omawiane układy cechują się wiązką główną w kierunku prostopadłym do płaszczyzny anteny w wąskim paśmie częstotliwości, co wynika z asymetrycznego pobudzenia bądź zastosowania wąskopasmowych przesuwników fazy. W niniejszym artykule przedstawiono rozwiązania planarnych mikropaskowych szyków antenowych, w których obwodach wykorzystano technikę zasilania szeregowego celem obniżenia strat w sieci formowania wiązki oraz dzielniki mocy ze szczeliną w ekranie w celu realizacji podziału mocy z jednoczesnym przesunięciem w fazie o 180° [3]. Takie podejście pozwoliło na zachowanie symetrii topologii szyku antenowego, w wyniku czego uzyskano symetryczne charakterystyki kierunkowe oraz niezmienny więcej »

PRZESZACOWANIA POZIOMU EKSPOZYCJI NA PEM W OTOCZENIU STACJI BAZOWYCH - DOI:10.15199/59.2019.6.28

Fryderyk Lewicki

1. WSTĘP Stacje bazowe emitują sygnały w wielu zakresach częstotliwości: 800 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz i 2600 MHz, a w najbliższych planach są emisje w zakresach częstotliwości 700 MHz i 3500 MHz. Wypadkowy poziom natężenia pola w otoczeniu stacji bazowej jest więc sygnałem o wielu składowych o różnych częstotliwościach. W normach IEC [1, 2 i 3], a także w praktyce, wypadkową wartość gęstości mocy mierzy się (bądź oblicza) jako sumę tych wartości dla poszczególnych częstotliwości [1] i [2] według wzoru: więcej »

REALIZACJA RADIOWEJ ŁĄCZNOŚCI DYSPOZYTORSKIEJ NA IMPREZACH MASOWYCH NA PRZYKŁADZIE SPOTKAŃ MŁODYCH LEDNICA 2000 - DOI:10.15199/59.2019.6.53

Henryk Gierszal Sławomir Fryska Sylwia Fryska Magdalena Fryska Artur Schreiber Adam Golon Paweł Obliżajek Bartosz Kanik Tomasz Adamczyk Marcin Kordasz Szymon Czyżak Ireneusz Żmuda Barbara Urbańska Krystyna Urbańska Maria Urbańska

1. WSTĘP Łączność bezprzewodowa szczególnie w obszarze komunikacji rozmównej jest nadal kluczowym elementem zapewnienia bezpieczeństwa i porządku publicznego podczas codziennych działań rutynowych, wydarzeń planowanych (np. imprez masowych), jak i katastrof, kiedy publiczne systemy łączności mobilnej mogą zawieść z powodu niedostępności wywołanej natłokiem ruchu, prowadzącym do wykorzystania całej dostępnej pojemności sieci w danej lokalizacji. Z tych powodów, a także w celu podniesienia bezpieczeństwa informacji wymienianej między służbami, nadal obserwuje się popyt na radiowe systemy dyspozytorskie, w tym trankingowe, które w najbliższym czasie zostaną oparte na standardzie 3GPP (ang. 3rd Generation Partnership Project) (na technologii 5G i być może wstecznie na technologii 4G), pozwalając świadczyć usługi rozmówne z gwarantowanym małym opóźnieniem transmisji, jak i krótkim czasem zestawienia połączenia, a także jednocześnie szerokopasmowe usługi transmisji danych, które są coraz częściej wymagane przez służby bezpieczeństwa publicznego i ratownictwa (SBPiR). Będzie to możliwe dzięki wdrożeniu nowych klas jakości usług QCI (ang. Quality of Service Class Identifier) [1], dla których parametry jakościowe są nawet o połowę bardziej wygórowane niż obecne dla usług rozmównych VoLTE (ang. Voice over Long Term Evolution). Pozwoli to skuteczniej wprowadzić usługi "naciśnij i mów" MCPTT (ang. Mission Critical Push-To-Talk) na potrzeby systemów o wysokiej dostępności w sytuacjach krytycznych oraz "naciśnij, aby przesłać" Push-To-X, które dostępne będą także dla połączeń bezpośrednich D2D (ang. Device to Device) z wykorzystaniem m.in. transmisji jeden do wielu (multicast). Przykładem wydarzeń, które wymagają i podczas których stosuje się łączność radiową na dużą skalę, są Spotkania Młodych Lednica 2000 organizowane corocznie na przełomie maja i czerwca przez Wspólnotę Lednica 2000 i Stowarzyszenie Lednica 2000 funkcjonujące przy więcej »

REDUKCJA WIELODROGOWOŚCI W KANALE RADIOWYM POPRZEZ FILTRACJĘ W CEPSTRUM ODBIERANEGO SYGNAŁU – BADANIA SYMULACYJNE - DOI:10.15199/59.2019.6.16

Ryszard Studański Andrzej Żak

1. WSTĘP Propagacja wielodrogowa jest nieuniknionym zjawiskiem występującym w systemach radiokomunikacyjnych. Dla propagacji wielodrogowej sygnał odebrany jest określony zależnością =Σ [ - ] n n n y(t) b (t) s t t (t) (1) gdzie: bn(t) - współczynnik tłumienia sygnału n-tej drogi propagacyjnej, s(t)-transmitowany sygnał, t n(t) - opóźnienie propagacyjne n-tej drogi. 2. OPIS METODY BADAWCZEJ Istotą przeprowadzonych badań była znajomość postaci odpowiedzi impulsowej kanału radiowego, czyli znajomość opóźnień pomiędzy kolejnymi replikami nadanego sygnału docierającymi do odbiornika. Wobec powyższego można wyznaczyć składowe cepstrum, które są wynikiem opóźnionych replik odbieranego sygnału. Zgodnie z analizą przedstawioną w [1, 2] cepstrum stanowi następujące przekształcenie C(y(n)) = F-1(ln(F(y(n)))) (2) gdzie: F - transformata Fouriera, F-1 - odwrotna więcej »

SPRZĘŻENIE IMPULSU POLA ELEKTRYCZNEGO Z PRZEWODEM - DOI:10.15199/59.2019.6.44

Anna Witenberg Maciej Walkowiak Józef Małecki

1. WSTĘP W ostatnich latach problemy oddziaływania impulsów elektromagnetycznych o dużej mocy na linie energetyczne, zasilające, telekomunikacyjne były badane pod kątem bezpieczeństwa i zabezpieczeń aparatury radiowej. Oczywiście, trudno jest oczekiwać szerokich badań eksperymentalnych takich impulsów. Wiadomo, że interakcja impulsów elektromagnetycznych o dużej mocy z wszelką infrastrukturą elektryczną (elektroenergetyczną, telekomunikacyjną, informatyczną) kończy się albo czasową dysfunkcją takiej infrastruktury, albo całkowitym zniszczeniem. Impulsy takie nie niszczą zwykle żywych organizmów i urządzeń nieelektrycznych. Stopień uszkodzeń rośnie z natężeniem padającego na infrastrukturę pola elektrycznego oraz czasu trwania ekspozycji na działanie impulsu. Dlatego zrozumienie istoty problemów fizycznych zachodzących w sferze oddziaływań: impuls o dużej mocy - elektronika oraz wyniki symulacji numerycznych są cenne i wzbogacają bibliotekami informacji o tych zjawiskach. Jedną z technik służących badaniu powyższych problemów jest metoda różnic skończonych w dziedzinie czasu (FDTD). Innym narzędziem służącym do badania tych zjawisk jest całkowe równanie pola elektrycznego (TD-EFIE). Odpowiednio wykorzystane, metody te pomagają w sposób dokładny i efektywny dać odpowiedzi na postawione pytania dotyczące pobudzania impulsami pola elektromagnetycznego [1, 2]. Inną metodą służącą badaniu powyższych problemów jest odpowiednia adaptacja modelu lini więcej »

STREFA BLISKA ANTEN W ZASTOSOWANIACH RADIOLOKALIZACYJNYCH - DOI:10.15199/59.2019.6.20

Olga Błaszkiewicz Krzysztof Cwalina Paweł Kosz Alicja Olejniczak Piotr Rajchowski Jarosław Sadowski

Radiolokalizacja i radionawigacja to obszary radiokomunikacji, w których istotne jest nie tylko prawidłowe przesłanie na odległość informacji przez kanał radiowy, ale także, a nawet przede wszystkim, uzyskanie informacji wiążących parametry odbieranych sygnałów radiowych z lokalizacją punktu odbioru lub emisji. Z tego względu w zastosowaniach lokalizacyjnych dużego znaczenia nabiera funkcjonowanie anten w sposób umożliwiający dokładne i jednoznaczne powiązanie sygnałów elektrycznych z polem elektromagnetycznym wykorzystywanym do określania położenia terminali ruchomych. W tym kontekście powszechnie obowiązującą zasadą jest minimalizowanie liczby niepożądanych obiektów w tzw. strefie bliskiej stosowanych anten. Za strefę bliską uznaje się przestrzeń wokół anteny, w której dominuje magazynowanie energii w polu elektromagnetycznym, a nie jej emisja [1-3]. Występujące w tej strefie elementy, zarówno przewodzące jak i absorbujące, mogą wpływać na parametry polowe anten i rozkład generowanych pól elektromagnetycznych. Jednak w niektórych zastosowaniach lokalizacyjnych szczególną uwagę należy rozciągnąć na znacznie większy obszar wokół anten, istotnie wykraczający poza przyjęte granice strefy bliskiej. Przykład obliczeniowy i interpretacje wyników, przedstawione w dalszej części artykułu, odnoszą się do konstrukcji i zasady działania systemu radiolokalizacyjnego pracującego w paśmie fal średnich, którego budowa i najważniejsze parametry zostały przedstawione w [4] i [5]. Jednak wnioski co do możliwych błędów estymacji położenia obiektów w pobliżu anten nadawczych można rozszerzyć także na systemy pracujące w innych zakresach częstotliwości i o innej organizacji systemowej. 2. FAZA POLA ELEKTRYCZNEGO W POBLIŻU ANTENY Załóżmy, że analizowana jest praca anteny nadawczej stacji referencyjnej systemu radiolokalizacyjnego, przeznaczonego do estymacji poło więcej »

SYNTEZA WIDOKÓW WIRTUALNYCH W RZADKICH SYSTEMACH WIELOKAMEROWYCH DLA ZASTOSOWAŃ W SWOBODNEJ NAWIGACJI - DOI:10.15199/59.2019.6.59

Adrian Dziembowski

1. WPROWADZENIE Referat dotyczy syntezy widoków wirtualnych dla celów systemów swobodnej nawigacji, a więc systemów, w których użytkownik ma możliwość wirtualnej nawigacji w zarejestrowanej scenie [3, 20, 21]. W takim systemie widz sam może ustalać swój punkt widzenia i kierunek patrzenia. Swobodne przemieszczanie się w scenie wymaga jednak płynnego wirtualnego ruchu widza, a więc pula punktów widzenia, jaką on dysponuje nie może być ograniczona wyłącznie do widoków zarejestrowanych przez kamery systemu wielokamerowego. Widz musi mieć możliwość oglądania sceny również z innych, dowolnie wybranych pozycji (rys. 1: kolorem czarnym oznaczono rzeczywiste kamery systemu wielokamerowego, kolorem pomarańczowym - kamerę wirtualną, z której użytkownik systemu ogląda obraz i której pozycję może on w dowolny sposób zmieniać). W celu umożliwienia widzowi płynnego wirtualnego przemieszczania się w zarejestrowanej scenie należy stworzyć (zsyntezować) dodatkowe widoki (widoki wirtualne). Widoki te są tworzone na podstawie widoków rzeczywistych, czyli widoków zarejestrowanych przez rzeczywiste kamery systemu wielokamerowego. Co więcej, oczekuje się, że różnica jakości pomiędzy widokami rzeczywistymi i wirtualnymi będzie jak najmniejsza, by widz nie był w stanie stwierdzić, czy ogląda obrazy zarejestrowane przez kamery, czy też obrazy syntetyczne. Rys. 1. Ilustracja idei swobodnej nawigacji Synteza widoków wirtualnych w rzadkich systemach wielokamerowych jest zdecydowanie trudniejsza niż w przypadku systemów gęstych. Zwiększona trudność spowodowana jest znacznie większą odległością pomiędzy poszczególnymi kamerami lub większym kątem pomiędzy ich osiami optycznymi. Skutkuje to trzema podstawowymi problemami charakterystycznymi dla rzadkich systemów wielokamerowych [7]: 1. Mniejszy obszar sceny jest widoczny jednocześnie w różnych widokach rzeczywistych, co skutkuje powstawaniem odsłonięć w widoku wirtualnym. 2. Ograniczona rozdzielczoś więcej »

SYSTEM LOKALIZACJI LUDZI WEWNĄTRZ BUDYNKÓW WYKORZYSTUJĄCY CZUJNIKI INERCYJNE ZINTEGROWANE Z ODZIEŻĄ - DOI:10.15199/59.2019.6.24

Jarosław Kawecki Paweł Oleksy Łukasz Januszkiewicz Sławomir Hausman

1. WSTĘP Systemy wykorzystujące czujniki bezwładnościowe do lokalizacji osób są obecnie intensywnie rozwijane w wielu ośrodkach naukowych [1-3]. Systemy tego rodzaju wykorzystywane są jako systemy autonomiczne [4] lub stanowią uzupełnienie w nawigacji satelitarnej, w przypadku gdy sygnał z satelitów jest niedostępny lub zbyt słaby [5]. W systemach bezwładnościowych lokalizujących ludzi akcelerometry i żyroskopy służą do zbierania informacji o ruchu człowieka, którego śledzenie umożliwia wyznaczenie położenia użytkownika. W literaturze zaproponowano szereg zaawansowanych algorytmów realizujących to zadanie, które różnią się złożonością obliczeniową [6]. Stosowane często zaawansowane algorytmy filtrowania (np. filtr Kalmana lub filtry cząsteczkowe) [7] wymagają wykorzystania znacznych zasobów obliczeniowych w przypadku, w którym lokalizacja dokonywana jest w czasie rzeczywistym. W związku z tym możliwość zaimplementowania ich w systemach noszonych jest ograniczona ponieważ systemy tego typu wykorzystują bardzo małe źródła energii wystarczające do zasilania jedynie miniaturowych procesorów o ograniczonej mocy obliczeniowej. Dlatego w takich rozwiązaniach ze względu na małe wymagania dotyczące zasobów obliczeniowych, stosowane są bardzo proste algorytmy wyznaczające położenie osób na podstawie wykrytej liczby kroków i kierunku marszu [8]. W takich systemach bardzo istotne jest wyznaczenie długości kroku, ponieważ ma bezpośredni wpływ na szacowane przemieszczenie użytkownika, a co za tym idzie na jego położenie. W artykule przedstawiono system umożliwiający lokalizowanie ludzi, który wykorzystuje miniaturowe czujniki bezwładnościowe (akcelerometry, magnetometry i żyroskopy). Czujniki są zintegrowane z koszulką oraz wkładką do buta, dzięki czemu możliwe jest określenie lokalizacji użytkownika na podstawie analizy prędkości i kierunku chodu. System wykorzystuje opracowaną przez autorów metodę szacowania długości kroku użytko więcej »

SYSTEM LOKALIZACYJNY DO MONITOROWANIA OSÓB Z ZABURZENIAMI POZNAWCZYMI - DOI:10.15199/59.2019.6.72

Jerzy Kołakowski Vitomir Djaja-Jośko Marcin Kołakowski Jacek Cichocki

1. WSTĘP Tendencja starzenia się społeczeństw w Europie powoduje, że coraz większym problemem stają się choroby typowe dla osób starszych. Jeden z głównych problemów stanowią różne wersje zaburzeń poznawczych począwszy od lekkich form a skończywszy na ciężkim otępieniu. Osoby z zaburzeniami poznawczymi wymagają w początkowych stadiach choroby monitorowania, diagnostyki i wsparcia, a w bardziej zaawansowanych stadiach intensywnej opieki [1]. Istotną rolę w obszarze wsparcia osób z zaburzeniami poznawczymi i ich opiekunów pełnią systemy lokalizacyjne instalowane w domach osób chorych. Informacja o lokalizacji osób może być wykorzystywana do oceny ich aktywności a także do detekcji błądzenia, typowego dla zaawansowanych stadiów tej choroby. Literatura związana z tą tematyką jest bogata. Problem detekcji anomalii w codziennych czynnościach wykonywanych przez osobę monitorowaną opisano w [2]. Propozycję systemu lokalizacyjnego umożliwiającego detekcję błądzenia zamieszczono w [3]. Rozwiązanie umożliwiające ocenę stanu osoby z zaburzeniami poznawczymi opisano w [4]. Wśród proponowanych i badanych rozwiązań dominują radiowe systemy lokalizacyjne oferujące wystarczające zasięgi i dokładność lokalizacji, dające, dzięki propagacji sygnałów przez ściany, możliwość redukcji infrastruktury. Wykorzystywane są głównie systemy bazujące na wąskopasmowych interfejsach radiowych, zgodnych ze standardami BLE (Bluetooth Low Energy) [5] lub WiFi[6], w zaledwie kilku publikacjach opisano eksperymenty z użyciem systemów UWB (Ultra Wideband) [4]. Obecnie systemy lokalizacyjne wspierające osoby z zaburzeniami poznawczymi są głównie przedmiotem badań realizowanych w ramach różnych projektów, rozwiązania te nie znajdują się w ofercie rynkowej. W referacie przedstawiono system lokalizacyjny zrealizowany w ramach projektu AAL - IONIS, którego celem jest realizacja platformy wspierającej osoby z zaburzeniami poznawczymi i ich opiekunów. Wymagania więcej »

ŚRODOWISKOWE OGRANICZENIA DZIAŁANIA RADIOLOKALIZACYJNYCH I RADIONAWIGACYJNYCH SYSTEMÓW NADZORU RUCHU LOTNICZEGO - DOI:10.15199/59.2019.6.51

Maciej J. Grzybkowski

Naziemne systemy nadzoru ruchu lotniczego mają zadanie zapewniać bezpieczeństwo lotów. Kontrola ruchu lotniczego obejmuje kontrolę obszaru (przestrzeni powietrznej), kontrole zbliżania (przestrzeń wokół lotnisk) oraz kontrole ruchu na lotnisku. Kontrolę (nadzór) ruchu lotniczego zapewnia się za pomocą różnych urządzeń radioelektronicznych takich jak urządzenia radionawigacyjne czy radiolokalizacyjne. Pomocna jest tu również radiokomunikacja lotnicza. Systemy nadzoru ruchu lotniczego sytuowane są z reguły na obszarze portów lotniczych, choć mogą występować poza nimi. Naziemne systemy radionawigacyjne obejmują m.in. radiolatarnie bezkierunkowe NDB, dalmierze radiowe DME, radiolatarnie azymutalne VOR i DVOR (VOR wykorzystujący zjawisko Dopplera) oraz systemy radiolatarni kierunkowych wspomagających lądowanie w warunkach ograniczonej widzialności ILS (lub jego wersja mikrofalowa, MLS). Naziemne systemy radiolokalizacyjne stanowią z reguły radary służące do pomiaru odległości i azymutu statku powietrznego, tzw. radary pierwotne PSR oraz radary służące do identyfikacji statków powietrznych, tzw. radary wtórne SSR. Systemy nadzoru ruchu lotniczego powinny działać tak, aby ewentualne zakłócenia tego działania nie wpływały na poprawność wyników ich pracy. Kryteria ochrony działania systemów radionawigacyjnych i radiolokalizacyjnych przed zakłóceniami radioelektrycznymi pochodzącymi z różnych źródeł podane są w wielu dokumentach Międzynarodowego Związku Telekomunikacyjnego ITU-R, przy czym oprócz kryteriów ogólnych [7] pogrupowane są w zależności od zakresu częstotliwości, w jakim pracuje dane urządzenie radiolokacyjne, np. [3, 4, 5, 6]. Oprócz zakłóceń typu radiowego jednymi z najbardziej istotnych w pracy tych systemów są zakłócenia wynikające z pobliskiej obecności różnego typu zabudowań. Z tego względu zaleca się unikania wznoszenia zabudowy w pobliżu lokalizacji urządzeń systemów radionawigacyjnych bądź radiolokalizacyjnych więcej »

TECHNIKI BUDOWANIA ŚWIADOMOŚCI WIDMOWEJ W RADIU KOGNITYWNYM - DOI:10.15199/59.2019.6.9

Marek Suchański Janusz Romanik Mateusz Kustra

1. WSTĘP Kognitywne systemy bezprzewodowe są realizacją paradygmatu dynamicznego dostępu do widma zapewniającego zwiększenie efektywności jego wykorzystania oraz zwiększenie i uelastycznienie dostępu do zasobów widmowych. Potencjalne możliwości radia kognitywnego, takie jak szerokie stosowanie technik adaptacyjnych, rozpoznawanie środowiska radiowego, stosowanie metod uczenia i inteligentnego podejmowania decyzji powodują, że technologia radia kognitywnego (ang. Cognitive Radio - CR) odgrywa coraz większą rolę w rozwoju sieci bezprzewodowych [3]. Jedną z podstawowych funkcjonalności CR jest gromadzenie informacji o otoczeniu radiowym i budowanie w ten sposób tzw. świadomości widmowej (ang. spectrum awareness) każdego z elementów sieci. W literaturze rozpatrywanych jest kilka metod pozyskiwania informacji o stanie wykorzystania widma. Dostęp do odpowiednich baz danych (ang. geo-location database) [11], pozwala na czerpanie informacji zarówno o zajętości konkretnych podpasm częstotliwości w odniesieniu do konkretnej lokalizacji jak również o operatorach świadczących usługi w danym rejonie oraz ich wymaganiach dotyczących ochrony użytkownika licencjonowanego. Metoda dostępu do bazy danych jest uważana za najbardziej wiarygodną metodę stanowiącą stabilne źródło informacji o dostępności zasobów radiowych. Innym sposobem/narzędziem umożliwiającym pozyskanie informacji o możliwym do wykorzystania paśmie częstotliwości w danym czasie i miejscu jest rozpatrywany w [13] tzw. kognitywny kanał pilotowy (ang. cognitive pilot channel). Jest to specjalny kanał rozsiewczy, który oprócz informacji o widmie dostarcza odbierającym go CR dane nt. technik dostępu radiowego, operatorów oraz systemów radiokomunikacyjnych działających w danej lokalizacji. Kolejnym źródłem wiedzy umożliwiającym budowanie świadomości widmowej jest sensing [4]. Polega on na monitorowaniu szerokich fragmentów widma radiowego i wykrywaniu kanałów czasowo niewykor więcej »

TRANSMISJA GŁOSOWYCH KOMUNIKATÓW DROGOWYCH W RADIOFONII CYFROWEJ DAB+ - DOI:10.15199/59.2019.6.45

Przemysław Falkowski-Gilski Stefan Brachmański Andrzej Dobrucki

1. WSTĘP Jak podaje Polskie Radio, cyfryzacja radia to nowy rozdział w historii radiofonii [14]. System DAB+ (Digital Audio Broadcasting plus) jest przyszłością radiofonii cyfrowej i odpowiedzią na oczekiwania współczesnego słuchacza. Wprowadzone przez standard zmiany oznaczają lepszą jakość dźwięku, większy wybór programów i audycji radiowych oraz nowe możliwości, szczególnie z uwagi na bogaty zestaw dodatkowych usług. Emisja sygnału naziemnego w systemie cyfrowym oferuje szereg dodatkowych rozwiązań, m.in. przesyłanie opisów audycji, obrazów oraz informacji o ruchu drogowym. Informacje te mogą stanowić ważne uzupełnienie dla systemów nawigacji. W Polsce, podobnie jak w innych krajach europejskich, to nadawca publiczny jest prekursorem emisji w standardzie cyfrowym. Zalety technologii DAB+ obejmują:  Łatwość odnajdywania stacji - wybór dokonywany jest poprzez wskazanie nazwy stacji, a nie jak dotychczas wyłącznie indywidualnych częstotliwości przypisanych poszczególnym programom radiowym.  Większy wybór programów radiowych - nowy standard cyfrowy, z uwagi na efektywniejszą gospodarkę zasobami widmowymi, znacznie poszerza dostępną ofertę programową.  Łatwa obsługa - współcześnie oferowane radioodbiorniki umożliwiają łatwą nawigację z wykorzystaniem wyłącznie jednego przycisku.  Czysty, klarowny dźwięk - sygnał jest znacznie bardziej odporny na zakłócenia, usprawniono także odbiór w przypadku szybko poruszającego się odbiornika.  Planowanie odsłuchu - możliwe jest zaprogramowanie odbiornika, aby włączył się o określonej godzinie lub zarejestrował fragment wybranej audycji, nawet z tygodniowym wyprzedzeniem przed jej emisją.  Usługi dodatkowe - wszelkiego rodzaju informacje w postaci tekstu, obrazów oraz obrazów ruchomych (tzw. pokaz slajdów). Więcej informacji dotyczących procesu digitalizacji oraz rekomendowanych radioodbiorników można znaleźć w [7][14]. 2. SYSTE więcej »

TRÓJPASMOWA ANTENA NASOBNA PRZEZNACZONA DO PRACY W PASMACH 5G ORAZ ISM - DOI:10.15199/59.2019.6.21

Łukasz Januszkiewicz

1. WSTĘP Dynamiczny rozwój systemów komunikacji bezprzewodowej piątej generacji (5G) zwraca uwagę projektantów anten na nowe pasma częstotliwości. Oprócz pasma 28 GHz, które będzie używane do szybkiej transmisji danych, wykorzystywane będą również pasma 0,7 GHz i 3,5 GHz, szczególnie w zastosowaniach nie wymagających największych szybkości transmisji danych [1]. Systemy 5G obejmują również technologię Internetu rzeczy (Internet of Things: IoT), która umożliwi bezprzewodową transmisję danych z wielu węzłów wyposażonych w nadajniki małej mocy, które będą zlokalizowane na wielu przedmiotach w naszym codziennym środowisku. Tego rodzaju bezprzewodowa sieć czujników wymaga miniaturyzacji nadajników i ich akumulatorów, co znacznie ogranicza ilość danych, które mogą być przesyłane. W systemach tego rodzaju wykorzystane zostaną niższe pasma systemów 5G, w szczególności pasmo 0,7 GHz. Oprócz rozwijanych obecnie systemów 5G, istnieją inne technologie bezprzewodowe, które mogą być wykorzystywane do przesyłania danych z miniaturowych czujników małej mocy. W tym celu powszechnie wykorzystywane są nielicencjonowane pasma dla zastosowań przemysłowych, naukowych i medycznych (ISM). Pasmo 5,8 GHz jest szczególnie interesujące dla przyszłych zastosowań, ponieważ pasmo 2,4 GHz jest obecnie nadmiernie wykorzystywane ze względu na stale rosnącą liczbę bezprzewodowych sieci komputerowych i innych urządzeń bezprzewodowych małego zasięgu [2]. W ostatnich latach zaobserwowano bardzo intensywny rozwój bezprzewodowych sieci działających w pobliżu ciała człowieka (ang. Wireless Body Area Networks - WBAN) [3]. Takie sieci wykorzystują miniaturowe węzły bezprzewodowe, które znajdują się w pobliżu ciała i mogą zostać wykorzystane do monitorowania parametrów fizjologicznych oraz aktywności ludzi. Oczekuje się, że scenariusze transmisji danych w sieciach WBAN mogą wymagać łącznego wykorzystania 3 pasm. Pasmo ISM 5,8 GHz będzie nadal używane ze względu więcej »

Wirtualne sieci ngn, 5g i następne radioinformatyczna metamorfoza sieci komórkowych - DOI:10.15199/59.2019.6.1

Sławomir GAJEWSKI Małgorzata GAJEWSKA Ryszard KATULSKI Jacek STEFAŃSKI

Nowatorskie podejście do filozofii działania sieci NGN (Next Generation Network) otwiera nową erę w radiokomunikacji, która zmieni całkowicie zasady jej funkcjonowania, prowadząc, do metamorfozy rozwiązań i zasad działania, zmieniając stopniowo rozwiązania sprzętowe softwarowo-informatyczne. Sieć 5G staje się więc siecią radioinformatyczną, a nie tylko radiokomunikacyjną. Stanowi to bezpośredni dowód na pełne przenikanie się rozwiązań telekomunikacyjnych i informatycznych, a więc również integrację telekomunikacji i informatyki w jedną bliską sobie dziedzinę nauki i techniki [1, 2]. Rozwój sieci 5G jest w zasadzie równoznaczny z rozwojem radioinformatyki. Wynika to ze wzajemnego przenikania się rozwiązań informatycznych w radiokomunikacji oraz wpływu radiokomunikacji na stosowane rozwiązania informatyczne. Informaty-zacja dotyczy budowy całej sieci radiokomunikacyjnej, zarówno sieci dostępu radiowego, jak również sieci szkieletowej oraz sposobów jej działania, realizacji funkcji sieciowych, w tym ich wirtualizacji (Network Functions Virtualisation - NFV), konstrukcji softwarowej urządzeń i elementów sieciowych (Software Defined Networks - SDN, Software Defined Radio - SDR), jak również metod przetwarzania informacji w chmurze obliczeniowej (cloud computing), zapisywania tej informacji oraz jej przechowywania w chmurze (cloud storage). WIRTUALIZACJA funkcji si eci owych Przy tworzeniu nowoczesnych sieci telekomunikacyjnych przyjęto założenie, że szeroko pojęta efektywność ich działania 131 PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY  ROCZNIK XCII  WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE  ROCZNIK LXXxVIII  nr 6/2019 zależy od tego, na ile rozwiązania sprzętowe w sieci (np. modemy, węzły i inne urządzenia) zostaną zastąpione przez oprogramowanie. Uznano, że software może być przetwarzany szybciej, pod warunkiem, że moc obliczeniowa będzie wystarczająco duża. Ponieważ tworzenie lokalnych, drobnych miejsc przetwarzania danych więcej »

WPŁYW AKTUALNYCH UNORMOWAŃ PRAWNYCH NA EFEKTYWNOŚĆ INWESTYCJI RADIOKOMUNIKACYJNYCH ORAZ OCZEKIWANE ZMIANY - DOI:10.15199/59.2019.6.7

Marcin Karolak

1. WSTĘP Wdrażanie w Polsce najnowszych systemów i sieci radiowych takich jak LTE, 5G, czy też modernizacja istniejących stacji bazowych nie jest procesem łatwym. W Polsce obowiązują najbardziej rygorystyczne dozwolone poziomy pól elektromagnetycznych w miejscach dostępnych dla ludności. Ponadto występuje rozbieżność w definicji pojęcia miejsca dostępne dla ludności zawartej w art.124 ust. 2 Ustawy Prawo Ochrony Środowiska [5], a definicją utrwaloną w orzecznictwie NSA. Rozbieżności pomiędzy organami ochrony środowiska, a orzecznictwem WSA i NSA występują w interpretacji § 3 ust.2 pkt 3 Rozporządzenia Rady Ministrów z dnia 9 listopada 2010 roku [4]. Taki stan rzeczy w praktyce eliminuje ułatwienia, jakie zostały wprowadzone przez § 2 ust.1 pkt. 7 i § 3 ust. 1 pkt. 8 tego rozporządzenia. Artykuły 121 i 122 ustawy [5] w połączeniu z Rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 3 października 2003 r. [3] pozwalają, w sposób zgodny ze stanem faktycznym, zakwalifikować daną instalację do instalacji mogących negatywnie oddziaływać na środowisko, a tym samym wymagających wykonania pomiarów PEM dla celów ochrony środowiska. Dodanie art. 122a do ustawy [1] zmusza prowadzących instalację do wykonywania pomiarów PEM w miejscach, o których z góry wiadomo, że nie wystąpią tam poziomy PEM o wartościach istotnych dla środowiska. 2. DOPUSZCZALNE POZOMY PEM W ŚRODOWISKU 2.1. Poziomy PEM w środowisku obowiązujące w Polsce Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środowiska z 30 października 2003 r.[2] dopuszczalne poziomy w środowisku w zakresie częstotliwości od 1 kHz do 300 GHz zostały przedstawione w Tab.1 Tab. 1. Dopuszczalne poziomy PEM w środowisku[2] Zakres częstotliwości Składowa elektryczna (V/m) Gęstość mocy (W/m²) 0,001-3 MHz 20 - 3 - 300 MHz 7 - 0,3-300 GHz 7 0,1 W większości krajów europejskich wprowadzono limity zgodne z Rekomendacją 1999/519/WE [1] oraz Dyrektywą 2013/35 EU. Limity te zostały opracowane na podst więcej »

WPŁYW OPTYCZNEJ SIECI FRONTHAUL NA FUNKCJONOWANIE ZESPOŁU gNB W ARCHITEKTURZE C-RAN - DOI:10.15199/59.2019.6.14

Zbigniew Zakrzewski

1. WSTĘP Sieci mobilne piątej generacji (5G) doczekały się swojego pierwszego wydania Rel-15, które występuje w wersji niesamodzielnej (Non-Standalone (NSA) - zatwierdzonej przez 3GPP w marcu 2018 roku) oraz samodzielnej (Standalone (SA) - zatwierdzonej we wrześniu 2018 roku) [1]. W przypadku wersji niesamodzielnej istnieje potrzeba sprzęgania płaszczyzny użytkownika (UP) nowej generacji z płaszczyzną sterowania (CP) starszej generacji systemów 4G. Należy zwrócić uwagę, że takie było początkowe założenie, które ustanowiono w ramach prac 3GPP. Systemy mobilne 4G stanowią podwalinę do dalszej ewolucji komunikacji mobilnej w kierunku 5G. Ewolucji podlegają zarówno domena rdzeniowa sieci EPC/NGC (5GC) (Evolved Packet Core/Next Generation Core (5G Core)) [3], jak też domena radiowa E-UTRAN/ NG-RAN (Radio Access Network) [2,5]. Obydwie domeny mogą być obsłużone w części przewodowej przez sieć całkowicie optyczną, jednak każda z domen cechuje się określonymi wymaganiami, których łączne spełnienie daje możliwość skonstruowania nowego systemu 5G. 2. ORGANIZACJA NG-RAN PRACUJĄCEJ W ARCHITEKTURZE C-RAN W niniejszym opracowaniu skupiono szczególną uwagę na domenie radiowej, która przede wszystkim dotyczy metod dystrybucji sygnałów radiowych, ich przetwarzania oraz sprawiedliwego przydzielania zasobów, w celu uzyskania mobilnego dostępu do sieci pakietowej. Sieć radiowego dostępu RAN może być zorganizowana w różnych konfiguracjach i architekturach. Do najczęściej spotykanych architektur w części radiowej systemu mobilnego należą D-RAN (Distributed RAN) oraz C-RAN (Centralized/Cloud RAN) [6]. Sieć zorganizowana w architekturze D-RAN cechuje się tym, że przetwarzanie sygnałów radiowych jest skoncentrowane w bliskim otoczeniu stacji bazowej lub tuż przy modułach antenowych. vBBU_2 vBBU_3 vBBU_1 BBU/gNB-CUs Processing Cloud Optical Midhaul/ Fronthaul To/from NGC (5GC) (over AMF/UPF) gNB-DU_1 gNB-DU_2 gNB-DU_3 UE O-RRH Backhau więcej »

WPŁYW WIELOWIĄZKOWEGO SYSTEMU ANTENOWEGO NA POZIOM ZAKŁÓCEŃ W KANALE ABONENCKIM - DOI:10.15199/59.2019.6.29

Jan M. Kelner Cezary Ziółkowski

1. WPROWADZENIE Rynek telefonii komórkowej jest w przededniu wprowadzenia systemów piątej generacji (5G, fifth generation, IMT-2020, International Mobile Telecommunications) [1][2][3]. Należy jednak podkreślić, że ten kolejny etap ewolucji jest pewnego rodzaju rewolucją, która obejmuje większość nowotworzonych systemów radiokomunikacyjnych. Mówiąc zatem o systemach 5G, mamy na myśli już nie tylko systemy telefonii komórkowej, ale również bezprzewodowe sieci lokalne oraz sensoryczne, komunikację pomiędzy pojazdami i infrastrukturą (V2X, V2V, vehicular-to-vehicular, V2I, vehicular-to-infrastructure), Internet rzeczy (IoT, Internet of things), komunikację pomiędzy urządzeniami (M2M, machine-to-machine), a także systemy łączności satelitarnej. Celem kolejnej generacji systemów jest zwiększenie ich efektywności w stosunku do systemów współczesnych. Wśród podstawowych korzyści można wymienić m.in. [1][2][3][4][5][6][7][8]:  wzrost szybkości transmisji do 20 i 10 Gb/s odpowiednio w łączach w dół i w górę; - szybkość transmisji rzędu 10, 100 i 1000 Mb/s przypadająca odpowiednio na dziesiątki tysięcy użytkowników, dla obszarów metropolitalnych oraz dla każdego pracownika na tym samym piętrze biurowca; - nawet 10000-krotny wzrost pojemności sieci w stosunku do obecnych; - nawet 1000-krotny wzrost wolumenu danych przypadających na jednostkowy obszar geograficzny; np. dla instalacji wewnątrzbudynkowych docelowo do rzędu 10 Mb/s/m2; - możliwość jednoczesnej obsługi kilkuset tysięcy połączeń dla czujników bezprzewodowych; - znacznie większa wydajność widmowa w stosunku do systemów czwartej generacji (4G, fourth generation) - nawet do 30 i 15 bit/s/Hz odpowiednio w łączach w dół i w górę; - większy zasięg; - znacznie mniejsze czasy opóźnień (latency) w stosunku do LTE (Long Term Evolution) - nawet do 1 ms - większa dopuszczalna prędkość użytkowników mobilnych - nawet więcej »

WYDAJNOŚĆ STACJONARNEJ RADIOWEJ SIECI DOSTĘPOWEJ SYSTEMU 5G PRACUJĄCEJ NA FALACH MILIMETROWYCH W ŚRODOWISKU PODMIEJSKIM - DOI:10.15199/59.2019.6.11

Kamil Bechta Marcin Rybakowski

Oczekuje się, że rynek stacjonarnego radiowego dostępu do Internetu poprzez system telekomunikacji mobilnej piątej generacji (5G) wzrośnie gwałtownie w najbliższych latach, przyjmując tempo wzrostu średnio nawet około 97% w latach 2019-2026 [1]. Głównymi czynnikami napędzającymi wzrost rynku stacjonarnego dostępu radiowego 5G jest rosnący popyt na szybką łączność z Internetem dla gospodarstw domowych przy znacznie mniejszych kosztach budowy sieci niż dostęp światłowodowy typu FTTH (Fiber To The Home). Dostęp radiowy jest w szczególności atrakcyjny dla obszarów podmiejskich, czy miejscowości o niskiej gęstości zaludnienia, gdzie wysokie koszty budowy sieci światłowodowej praktycznie uniemożliwiają dostęp do szerokopasmowego Internetu. Obecnie realizowany dostęp radiowy w tych obszarach bazujący miedzy innymi na systemach telekomunikacji mobilnej trzeciej i czwartej generacji (3G/4G), czy bezprzewodowych sieciach lokalnych (Wireless Local Access Network, WLAN) rozwiązuje ten problem częściowo, ponieważ nie oferuje takich wydajności, jaka jest możliwa dzięki dostępowi światłowodowemu. Standard 5G dzięki użyciu nowych zakresów częstotliwości na falach milimetrowych (24/28 GHz, 39 GHz) umożliwia szerokopasmowy dostęp radiowy (szerokość pasma częstotliwości do 800/1000 MHz), który może konkurować z łączem światłowodowym, jeżeli chodzi o pojemności sieci przy znacznie niższych kosztach inwestycji. Szerokie pasmo częstotliwości dostępne na falach milimetrowych obiecuje bardzo duże szybkości transmisji, jakkolwiek trudne warunki propagacji fal radiowych na tych częstotliwościach, takie jak duże straty mocy w wolnej przestrzeni, duże straty dyfrakcji, duże tłumienie fali radiowej przy transmisji przez przeszkody i wpływ propagacji wielodrogowej muszą zostać przezwyciężone. Analiza budżetu energetycznego łącza radiowego z zastosowaniem dużych układów antenowych o wysokiej kierunkowości z analogowym sterowaniem wiązki (analog beamf więcej »

WYKORZYSTANIE CZUJNIKÓW INERCYJNYCH DO ZDALNEGO MONITOROWANIA AKTYWNOŚCI I PARAMETRÓW ŻYCIOWYCH - DOI:10.15199/59.2019.6.76

Natalia Osiadała Marcin Kołakowski

Społeczeństwo europejskie starzeje się. Według raportu Komisji Europejskiej [1], przewiduje się wzrost udziału osób w wieku powyżej 65 lat z 18 procent w 2013 do 28 procent w 2060. Wraz z upływem lat, ciało człowieka staje się coraz bardziej podatne na różne schorzenia. Zapewnienie cierpiącym na nie osobom bezpiecznego i komfortowego życia będzie jednym z największych wyzwań stojących przed naszym społeczeństwem. Osoby starsze często wymagają całodobowego monitoringu i opieki. Przeprowadzone badania wykazały, że najkorzystniejsze z punktu widzenia tych osób jest zapewnienie takiej opieki w ich własnych domach [2]. Postępujący rozwój techniki, a zwłaszcza technik Internetu rzeczy, daje możliwości zastosowania zaawansowanych systemów, które pozwalają na zdalne monitorowanie aktywności oraz ocenę stanu zdrowia i dobrostanu osoby starszej. Większość rozwiązań tego typu oferowanych na rynku polega na wykorzystaniu czujników noszonych przez osobę. Ze względu na powodowane niedogodności rozwiązania te często spotykają się z brakiem akceptacji ze strony użytkowników. Z tego powodu prowadzone są intensywne badania nad technikami zdalnego monitorowania i diagnostyki nie wymagałyby zaangażowania osoby monitorowanej. Koncepcja przykładowego systemu do monitorowania aktywności osoby starszej w jej miejscu zamieszkania została przedstawiona na rys.1. Sensory Punkt dostępowy Wi-Fi Rys. 1. Koncepcja przykładowego systemu monitorującego aktywność osoby starszej System składa się z sieci sensorów umieszczonych w meblach, z którymi osoba ma częsty i długotrwały kontakt (np. fotel, krzesło, łóżko) oraz punktu dostępowego Wi-Fi. Czujniki te umożliwiają lokalizację osoby w różnych strefach domu poprzez wykrywanie wykorzystania poszczególnych mebli. W tego typu rozwiązaniach istotna jest uniwersalność czujników i zakres pełnionych przez nie funkcji. Ciekawym rozwiązaniem są czujniki balistokardiograficzne pozwalające zarówno na wykrywanie więcej »

WYKORZYSTANIE GPGPU DO OBLICZEŃ EKSPOZYCJI LUDNOŚCI NA NARAŻENIA POLA ELEKTRYCZNEGO - DOI:10.15199/59.2019.6.35

Jacek W. Wroński Krzysztof Rzeźniczak Igor Michalski

1. WSTĘP Udostępnienie w sieciach radiokomunikacyjnych usługi mobilnego Internetu, umożliwiającej korzystanie z bezprzewodowego dostępu do sieci za pomocą transferu danych z wykorzystaniem telefonu lub modemu, spowodowało, że zapotrzebowanie na tę usługę stale rośnie. W chwili obecnej do sieci podłączanych jest coraz więcej urządzeń, zaczynając od smartfonów, na żarówkach i obrożach dla psów kończąc. Internet Rzeczy (IoT) wymusza wprowadzenie coraz to nowszych rozwiązań łączności bezprzewodowej. Firma analityczna Gartner przewiduje, że do końca 2018 roku do sieci będzie podłączonych 6,4 miliardów urządzeń IoT, a do roku 2020 wyniesie 20,6 miliarda urządzeń tego typu[1]. Urządzenia coraz częściej wymagają wysokiej przepustowości oraz małych opóźnień transmisji. Dotychczas zwykle korzystają one z technologii Wi-Fi oraz technik telefonii komórkowej. Jednak w przeciągu kilku lat technologie te nie będą wystarczające. W kontekście opracowanego właśnie standardu architektury drugiego poziomu (SA2) sieci 5G, mówi się najczęściej o znacznym wzroście transferu danych, co potwierdzają badania prowadzone i publikowane przez światowe firmy, takie jak Cisco, Ericsson, Nokia czy ZTE, oraz testy prowadzone prze nie, w czasie których osiągano wyniki na poziomie ponad 10 Gb/s, a ustanowiony rekord to prawie 20 Gb/s. Do specyfikowania wymagań dla 5G dorzuciła się Komisja Europejska, która bierze aktywny udział w definiowaniu tego standardu. Powołane przez nią programy 5G PPP, METIS 2020 i projekty badawcze w ramach Horizon 2020 zakładają, że celem 5G jest wzmocnienie największych w Europie sektorów przemysłowych, a więc motoryzacyjnego, transportowego, służby zdrowia, energetycznego, wytwórczego i rozrywkowego. Postawiła w związku z tym wymagania, aby możliwa była obsługa do 100 urządzeń na metr kwadratowy, czy możliwość integracji z systemami przewodowymi i satelitarnymi. Rosnące wymagania sprawiają, że liczba stacji bazowych, szczegó więcej »

WYKORZYSTANIE TECHNOLOGII LTCC W PROJEKCIE FILTRA PASMOWO-PRZEPUSTOWEGO DO SAMOCHODOWEGO RADARU KRÓTKIEGO ZASIĘGU NA PASMO 79 GHZ - DOI:10.15199/59.2019.6.66

Mikołaj Darek Paweł Bajurko

1. WSTĘP Samochodowe radary krótkiego zasięgu wykorzystują spektrum radiowe do wykrywania m.in. innych samochodów lub przeszkód na drodze. Zwiększają bezpieczeństwo uczestników ruchu drogowego poprzez inicjację procedur bezpieczeństwa. Zgodnie z decyzją Komisji Europejskiej spektrum radiowe samochodowych radarów krótkiego zasięgu ma zostać przeniesione z pasma 24 GHz na 79 GHz (77-81 GHz) [1]. Przydział pasma 24 GHz do tego zastosowania miał charakter tymczasowy i był podyktowany dążeniem do upowszechnienia radarowych systemów bezpieczeństwa w samochodach, jeszcze zanim rozwój technologii umożliwi wykorzystanie docelowego pasma 79 GHz. Według pierwotnych założeń miało to nastąpić najpóźniej z dniem 30 czerwca 2013 r. Jednak wobec faktu, że osiągnięcie odpowiedniej dojrzałości technologicznej nie następowało dostatecznie szybko, termin dopuszczenia pasma 24 GHz został przedłużony do 1 stycznia 2018 r. Dodatkowo w przypadku modeli samochodów, które uzyskały homologację przed 1 stycznia 2018 r., radary na pasmo 24 GHz mogą być montowane aż do 1 stycznia 2022 r. [2, 3]. Technologia LTCC (ang. Low Temperature Cofired Ceramic - ceramika współwypalana niskotemperaturowo) ma wiele cech pożądanych w konstruowaniu przyrządów elektronicznych dla motoryzacji. Należą do nich wysoka odporność na warunki środowiskowe, odporność na wysoką temperaturę, stabilność parametrów elektrycznych w funkcji temperatury i częstotliwości, stabilność długoterminowa, niskie straty elektryczne, wytrzymałość mechaniczna [4]. Natomiast wyzwaniem w przypadku układów na pasmo 79 GHz jest rozdzielczość wykonywania obwodów ze względu na małą długość fali. Przedmiotem niniejszego artykułu jest próba wykorzystania technologii LTCC do zaprojektowania filtra pasmowo-przepustowego na nowe pasmo samochodowych radarów krótkiego zasięgu 77-81 GHz. 2. PROJEKT FILTRA 2.1. Proces wytwarzania struktur w technologii LTCC Materiałem wyjściowym stosowanym w technolog więcej »

ZABURZENIA POLA ELEKTROMAGNETYCZNEGO PRZEZ OBIEKTY METALOWE - DOI:10.15199/59.2019.6.34

Fryderyk Lewicki Grzegorz Zagórda Grzegorz Kinal Stanisław A. Lesiak

1. WSTĘP Metalowe przedmioty zakłócają rozkład pól elektromagnetycznych z powodu odbić, dyfrakcji i rozproszenia. Wpływa to na wyniki pomiarów, a więc na ocenę zgodności z przepisami o ochronie ludzi przed promieniowaniem elektromagnetycznym (PEM), zwłaszcza w bliskim sąsiedztwie takich obiektów. W normie [1] znajduje się stwierdzenie: "Pomiar należy przeprowadzać przy minimalnej liczbie odbić od otoczenia w celu symulacji warunków wolnej przestrzeni". W tabelach B.7 i B.8 [1] dla oszacowania niepewności rozszerzonej podczas pomiaru natężenia pola RF zawarta jest pozycja: "Źródło i środowisko - rozpraszanie z pobliskich obiektów i wpływ ziemi", ale bez wskazań dotyczących spodziewanego poziomu wpływu przedmiotów metalowych na niepewność pomiaru. W referacie rozważono wpływ obecności obiektów metalicznych na wynik pomiaru natężenia pola elektrycznego na dwóch częstotliwościach przeznaczonych dla telefonii komórkowej 2G, 3G, 4G i 5G. Obliczenia wykonano metodą momentów (MoM) zaimplementowaną w pakiecie oprogramowania FEKO. 2. ZAŁOŻENIA Do rozważań przyjęto trzy typy metalowej przeszkody. Na rysunku 1a przedstawiona został metalowa balustrada o wysokości 1,2 m wraz z umieszczoną za nią podłogą ze zbrojon więcej »

ZAGOSPODAROWANIE WIDMA RADIOWEGO NA POTRZEBY SIECI 5G W POLSCE - DOI:10.15199/59.2019.6.6

Paweł Deoniziak Mariusz Gruszczyński

1. WSTĘP Uruchomienie sieci 5G niemożliwe będzie bez udostępnienia określonych w regulacjach międzynarodowych następujących zasobów widma radiowego:  zakres 694-790 MHz (pasmo 700 MHz) - podstawowe pasmo pokryciowe, zapewniające odpowiedni zasięg sieci szczególnie na obszarach o małej gęstości zaludnienia,  zakres 3400-3800 MHz - podstawowe pasmo do zapewnienia wymaganej pojemności sieci 5G,  zakres 24,25-27,5 GHz (pasmo 26 GHz) - pasmo dedykowane dla małych komórek, które zwiększać będą pojemność sieci w dużych skupiskach ludności. Analizowanych jest dodatkowo łącznie 12 zakresów częstotliwości, wszystkie powyżej 20 GHz: 24,25-27,5 GHz; 31,8-33,4 GHz; 37,0-40,5 GHz; 40,5-42,5 GHz; 42,5-43,5 GHz; 45,5-47,0 GHz; 47,0-47,2 GHz; 47,2- 50,2 GHz; 50,4-52,6 GHz; 66-71 GHz; 71-76 GHz oraz 81-86 GHz, pod kątem udostępnienia ich dla systemów 5G. Rozstrzygnięcia w tej sprawie zapadną w 2019 r. podczas Światowej Konferencji Radiokomunikacyjnej 2019 (ang. World Radiocommunication Conference 2019, WRC-2019). W przypadku uzgodnienia przez WRC-2019 nowych zakresów częstotliwości dla systemów 5G, konieczne będzie podjęcie działań na szczeblu krajowym ze względu na intensywne wykorzystywanie zakresów kandydackich w służbie radiokomunikacyjnej stałej, zarówno przez użytkowników cywilnych, jak i rządowych. Dodatkowym utrudnieniem mogą być kwestie uzgodnień międzynarodowych, które będą szczególnie trudne w przypadku państw sąsiednich niebędących członkami Unii Europejskiej (UE). Analiza aktualnego zagospodarowania i wykorzystania ww. zakresów częstotliwości, jak również prac prowadzonych na forum międzynarodowym przez organizacje koordynujące regulacje na rynku telekomunikacyjnym, pozwoliła na wypracowanie koncepcji uporządkowania i rozdysponowania zakresu 3600-3800 MHz (pasmo 3,7 GHz) oraz pasma 26 GHz, które będą w pierwszej kolejności udostępnione na potrzeby wdrożenia sieci 5G w Polsce. 2. PASMO 3,7 GHz 2. więcej »

ZALEŻNOŚĆ MIĘDZY GĘSTOŚCIĄ SIATKI REFERENCYJNYCH MAP RSSI A DOKŁADNOŚCIĄ LOKALIZACJI TERMINALI MOBILNYCH W BUDYNKACH - DOI:10.15199/59.2019.6.70

Robert Kawecki Piotr Korbel Sławomir Hausman

W ostatnich latach obserwowane jest rosnące zainteresowanie rozwojem systemów lokalizacji w budynkach wykorzystujących punkty dostępowe (AP) bezprzewodowej sieci lokalnej (WLAN) lub nadajniki radiowe niskiej mocy BLE (Bluetooth Low Energy) [1] [2] [5] [7]. Terminal mobilny pozwalający na pomiar wskaźnika mocy odebranej, a tym samym precyzyjne pozycjonowanie użytkowników, pozwala na rozwój wielu usług opartych na lokalizacji (LBS). Należy do nich na przykład cała gama systemów umożliwiających dostarczanie reklam kontekstowych odwiedzającym centra handlowe. Ponadto, w ramach tworzenia koncepcji Przemysłu 4.0 oczekuje się wzrostu zapotrzebowania na urządzenia pozwalające w sposób automatyczny określać swoje położenie - tzw. location awareness. Wiele nowoczesnych systemów lokalizacji wewnątrz budynków stosuje metody, które wykorzystują pomiary mocy odebranego sygnału (RSS) do określania położenia terminala. Wskaźnik RSSI jest rozgłaszany przez większość systemów radiowych dostępnych na rynku. Rozwiązania wykorzystujące pomiary czasu propagacji sygnału, np. systemy ultraszerokopasmowe (UWB) oferują znacznie lepszą dokładność niż systemy wykorzystujące RSS, ale są znacznie droższe i wymagają dedykowanej infrastruktury [1] [2] [3], często niekompatybilnej z interfejsami komunikacyjnymi zarówno typowych jak i również nowoczesnych terminali mobilnych (tj. smartfonów lub tabletów). W artykule położono nacisk na ocenę wydajności systemu wykorzystującego nadajniki BLE i metod rozpoznawania wzorców (tzw. fingerprinting) bazujące na referencyjnych mapach RSSI. Podstawowa zasada działania takich systemów zakłada, że rzeczywiste położenie terminala można oszacować na podstawie oceny podobieństwa parametrów radiowych sygnału (takich jak rozpatrywany wskaźnik RSS dla kilku źródeł) zarejestrowanych przez terminal użytkownika z pewnymi wartościami referencyjnymi przypisanymi do predefiniowanych punktów odniesienia i zapisanymi w bazie dany więcej »

ZASTOSOWANIE FILTRACJI CZĄSTECZKOWEJ DO ESTYMACJI POŁOŻENIA W SYSTEMIE LOKALIZACYJNYM UWB - DOI:10.15199/59.2019.6.25

Jarosław Magiera

1. WSTĘP Realizacja systemów umożliwiających lokalizację osób i obiektów we wnętrzach budynków jest istotnie odmienna od systemów lokalizacyjnych używanych w otwartej przestrzeni. W przypadku tych drugich, powszechnie używana jest globalna nawigacja satelitarna GNSS, która nie ma zastosowania w środowiskach zamkniętych z uwagi na zbyt małą wartość mocy sygnału odbieranego, stłumionego przez elementy konstrukcyjne budynku. Dla potrzeb lokalizacji wewnątrzbudynkowej wykorzystuje się dane pochodzące z różnych sensorów, obejmujących m.in. układy radiowe, optyczne i inercyjne. Jednymi z często stosowanych w tym celu układów radiowych są modemy ultraszerokopasmowe (UWB - ultrawideband), które realizują precyzyjny dwukierunkowy pomiar czasu propagacji sygnału pomiędzy urządzeniami. Znajomość tego czasu umożliwia wyznaczenie wzajemnej odległości pomiędzy stacją referencyjną a lokalizowanym obiektem, co stanowi użyteczną informację do określenia jego położenia. Do wad modemów UWB można zaliczyć ich zasięg działania, nieprzekraczający kilkudziesięciu metrów. Ponadto, występuje znaczące pogorszenie dokładności estymacji odległości w warunkach braku bezpośredniej widoczności anten (NLOS). Jest to spowodowane tym, że mierzony jest czas propagacji składowej odbitej, który jest oczywiście dłuższy od czasu propagacji bezpośredniej. W wypadku, gdy warunki NLOS występują tymczasowo (np. chwilowe przesłonięcie trasy propagacji przez przeszkodę), związany z nimi błąd estymacji położenia może zostać zredukowany poprzez zastosowanie algorytmów filtrujących przebieg estymowanej trasy. W praktyce, w systemach radionawigacyjnych, stosuje się filtry Kalmana lub filtrację cząsteczkową. Niniejszy artykuł dotyczy drugiej z wymienionych metod. W kolejnych częściach artykułu opisano algorytm i realizację filtru dla systemu nawigacyjnego wykorzystującego pomiary odległości obiektu od stacji referencyjnych. Następnie przedstawiono porównanie wyników es więcej »

ZASTOSOWANIE GŁĘBOKIEGO UCZENIA DO OKREŚLANIA WARUNKÓW LOS/NLOS W ULTRASZEROKOPASMOWYCH RADIOWYCH SIECIACH WBAN - DOI:10.15199/59.2019.6.77

Krzysztof K. Cwalina Piotr Rajchowski Olga Błaszkiewicz Alicja Olejniczak Jarosław Sadowski

1. WSTĘP Niewątpliwie, radiowe sieci nasobne WBAN (Wireless Body Area Network) zyskały ogromną popularność ze względu na swoje zastosowanie w nowoczesnych sieciach piątej generacji (5G), w których użytkownicy oczekują zwiększania jakości oraz przepływności usług strumieniowania danych przy jednoczesnym zachowaniu mobilności. Monitorowanie parametrów życiowych w systemach nadzoru medycznego, zwiększanie bezpieczeństwa użytkowników czy funkcjonariuszy podczas zadań operacyjnych, radiolokalizacja w systemach krótkiego zasięgu czy aplikacje związane z rozrywką to jedne z głównych zastosowań tychże sieci. Z punktu widzenia projektowania radiowych sieci WBAN wpływ ciała człowieka ma istotne znaczenie na charakterystykę kanału radiowego zarówno w komunikacji wewnątrz ciała człowieka (in-body), na ciele człowieka (on-body), pomiędzy ciałami (body-to-body) jak i pomiędzy ciałem człowieka a zewnętrznym punktem dostępowym (off-body) [1]. W niniejszej pracy badania skupiono wokół komunikacji typu off-body, która umożliwia transmisję informacji poza ciało człowieka i jest najczęściej wykorzystywanym typem komunikacji w systemach lokalizacyjnych osób czasu rzeczywistego RTLS (Real Time Locating Systems). W takich systemach, pracujących w środowisku wewnątrzbudynkowym, ze względu na wysoką rozdzielczość pomiarową, stosowane są ultraszerokopasmowe interfejsy radiowe. Charakteryzują się one większą odpornością na efekt propagacji wielodrogowej niż wąskopasmowe interfejsy radiowe i umożliwiają uzyskanie nawet centymetrowej dokładności lokalizowania [3, 13]. Jednym z takich interfejsów radiowych jest znany moduł radiowy DWM1000 firmy DecaWave, który zastosowano również w niniejszych badaniach [5]. Prowadzone dotychczas prace badawcze mają na celu zwiększenie efektywności działania systemów radiolokalizacyjnych, czy sieci adaptacyjnie alokujących zasoby czasowo-częstotliwościowe np. poprzez dynamiczne określanie warunków bezpośredniej wi więcej »

PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY

ESTYMACJA GŁĘBI W TELEWIZJI SWOBODNEGO PUNKTU WIDZENIA (ang. DEPTH ESTIMATION IN FREE-VIEWPOINT TELEVISION)

Prenumerata

INNE PUBLIKACJE W TYM ZESZYCIE

ESTYMACJA GŁĘBI W TELEWIZJI SWOBODNEGO PUNKTU WIDZENIA
(ang. DEPTH ESTIMATION IN FREE-VIEWPOINT TELEVISION)