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Emprego de Rádio Definido por Software em projetos de cubesats e
estações de terra
Professor Dr Elói Fonseca
UNESP
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Evolução na Comunicação
Spectrum Deregulation
Software-defined Radio
Cognitive Radio
Drives
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All Spectrum May Be Assigned, But…
…Most Spectrum Is Unused!
XG is Developing the Technology and System Concepts to Dynamically Access Available Spectrum
DARPA XG Program
Goal: Demonstrate Factor of 10 Increase in Spectrum Access
Maximum Amplitudes
Frequency (MHz)
Am
pli
du
e (
dB
m)
Heavy UseHeavy Use
Sparse UseSparse Use
Heavy UseHeavy Use
Medium UseMedium Use
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Space Communications
• SDR permite o emprego de novos protocolos ao mesmo tempo que protocolos convencionais
FLOCK-X SMDC-ONE US ARMY
BIOSENTINEL NASA LUNAR ICE CUBE
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Projeto SPORT
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Ground Stations
• SDR permite o emprego de novos protocolos ao mesmo tempo que protocolos convencionais em estações de terra.
FUNCUBE
RTL-SDR
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Deep Space Communications
• SDR permite o emprego de novos protocolos ao mesmo tempo que protocolos convencionais
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Standards drive development (IEEE 1901 - Draft)
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Rádio Cognitivo requer flexibilidade e inteligencia
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Exemplo: Plataformas de desenvolvimento SDR
Spartan 6 + 4 ports (TXA, TXB,RXA and RXB)
FMC card with 4 ports (TXA, TXB,RXA and RXB) Compatible SP-601G and ML-605
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Exemplo: Plataformas de desenvolvimento SDR
SP601G Spartan 6
ML-605 Virtex 6
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Resultados Obtidos
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Resultados Obtidos
Testes modulação Apoio LABGE ITA
Testes demodulação Apoio LABGE ITA
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Possiveis Aplicações
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Fluxo projeto (PDCA)
• Requisitos
• Tecnologias disponíveis / Reusabilidade
• Projeto
• Testes
• Revisão e melhorias
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Red Star denotes Space related revisions to DoDI 5000.02 (08 Dec 2008)
New Space Acquisition Policy Acquisition Management System Revisions
Materiel Solution
Analysis
Technology Development
Engineering & Manufacturing
Development
Production &
Deployment
Operations & Support
Material
Development
Decision
Post SDR
Assessment
Follow
On Buy
Approval
SDR/SFR PDR CDR
A B C IOC FOC
IPA IPA
SRR
IPA
Technology
Development
Strategy (TDS)
Approval
(w/Space related
provisions)
Acquisition
Strategy
Approval
JROC
CDD
JROC
CPD Initial
CDD
JROC
ICD
IPA
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Surrey S-Band transceiver card
• RF frequency range: 2025 to 2100 MHz • <3 KHz synthesiser Drift • Data rate: 9.6 Kbps or 19.2 Kbps • Modulation: CPFSK • Noise figue: <8.5dB • Mass : 1.3Kg • Power consumption : 1.5 W at 28V • Dimensions : 190 x 135x 60 mm • Design Lifetime (LEO) : 7+ years • Operating temperature range: -20º C to +50º C • Interfaces: 50 ohm RF interface (SMA ); 44-pin DD
(Data/Clock/TMTC), CAN Bus TMTC interface, TTL, LVDS
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Surrey S-Band transceiver card Heritage
• ALSAT-1, UK-DMC-1, BILSAT-1, • NigeriaSat-1, TOPSAT, Beijing-1, • CFESAT, GIOVE-A (ESA), RapidEye (x5), Deimos-1, UK-DMC-
2, NigeriaSat-2, NigeriaSat-X, Sapphire, exactView-1, • KazEOSat-2 ( 2014) • TechDemoSat-1( 2014), • DMC3 constellation ( Launched 2015), • NovaSAR ( Launching 2016) • CSIRO (Fedsat) • USAFA (FalconSat-2) • Third party mission ( Launching 2015)
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L-3 Cadet Nanosatellite Radio DICE-1 DICE-2
Dynamic Ionosphere CubeSat Experiment
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Constellation Data Flow for HiDEF 90 Small Satellites
10 km spatial sampling 55 Mbits/day 2 GBytes onboard storage
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L-3 Cadet Nanosatellite Radio
• Low power design for minimum consumption
• Up to 22 Mbps data rates, depending of configuration
• Store and forward architecture
• Scalable software-defined architecture
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BITBEAM BBSDR High Speed Software defined Radio
• X-Band TX • Frequency Range 8.1~8.5Ghz • Psat 35dBm • Power Consumption <12.3W • S-Band RX • Frequency Range 2.0~2.1Ghz • Noise Figure 1.2dB • Power Consumption 430 - 490 mW • S-Band(ISM) TX • Frequency Range 2.4~2.5Ghz • Psat 34dBm • Power Consumption <10.6W • S-Band(ISM) RX • Frequency Range 2..4~2.5Ghz • Noise Figure 1.2dB • Power Consumption 430 – 490 mW
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BITBEAM BBSDR High Speed Software defined Radio
• SDR Specs
• Channel bandwidth up to 50Mhz
• Arbitrary IQ Generation: 2-FSK, OOK, MSK, GFSK, BPSK, QPSK,
• 8-PSK, 16-QAM, 32-APSK, OQPSK, FM, AM, etc…
• 200+Mbps data rates possible with 32-APSK.
• Software Interface
• Onboard Processor running Linux OS
• RS-485/RS-232/USB/LVDS/SPI/ETHERNET interfaces
• GPIO ports for sensors and command signals
• Can run GNUradio onboard
• Bitrates & packet protocols configurable on-air
• FEC programmable by user
• Encryption programmable by user
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CSR-SDR-S/S Vulcan Wireless Inc
• The CSR-SDR-S/S is a fully integrated
• full duplex software defined radio transponder
• Universal Space Network (USN) Certified
• Integrated full duplex S-Band transponder
• <1/2 U CubeSat form factor
• Programmable Frequency and Waveforms
• NSA Type-1 Encryption or software based encryption available
• TDRS, USB Waveforms and Coherent Turn Around and Ranging
• Compatible with NASA NEN and DSN
• Non-ITAR versions available
• Slated to fly on 7 LEO spacecraft missions between late 2015 and early 2016
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CSR-SDR-U/U Vulcan Wireless Inc
• The CSR-SDR-U/U is a UHF transceiver for spacecraft communications
• Programmable Software Defined Radio Architecture
• Direct to War Fighter Communications
• <1/4 CubeSat form factor
• Half duplex/Full Duplex Configurations
• Integrated AES 256 Encryption
• On orbit flight heritage
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NSR-SDR-MUOS Vulcan Wireless Inc
• The NSR-SDR-MUOS is a fully integrated full duplex MUOS and Legacy UHFSATCOM software defined radio
• Software Defined Radio Architecture • Spread Spectrum/Anti-Jam Waveforms • NSA Suite B Encryption • Direct to War Fighter Communications • 1/2U CubeSat form factor • Half duplex/Full Duplex Configurations • Integrated high performance GPS
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LPR-SDR-S/S Vulcan Wireless Inc
• The LPR-SDR-S/S is a fully integrated full duplex software defined radio transponder
• Integrated full duplex S-Band transponder
• <1/2 U CubeSat form factor
• Programmable Frequency and Waveforms
• TRRS, USB Waveforms and Coherent Turn Around
• Compatible with NASA NEN and DSN
• NSA Type-1 Encryption or software based encryption available
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ORS-SDR-U/U Vulcan Wireless Inc
• The ORS-SDR-U/U is a fully integrated full duplex software defined radio with an S-Band transceiver
• Programmable Software Defined Radio Architecture
• Integrated NSA Certified Type-1 Encryption
• Direct to War Fighter Communications
• 1/2U CubeSat form factor
• Half duplex/Full Duplex Configurations
• On orbit flight heritage
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ORS-SDR-U/U Vulcan Wireless Inc
• The ORS-SDR-U/U is a fully integrated full duplex software defined radio with an S-Band transceiver
• Programmable Software Defined Radio Architecture
• Integrated NSA Certified Type-1 Encryption
• Direct to War Fighter Communications
• 1/2U CubeSat form factor
• Half duplex/Full Duplex Configurations
• On orbit flight heritage
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EWC 27 HDR-TM X Band Transmitter Syrlinks
• X-band transmitter can transmit up to 13.3 GB per pass with a 5 m station, designed for LEO CubeSat & Nanosatellites
• Up to 13.3 GB per pass can be downloaded on a 5 m station or 5,8 GB per pass on a 3,4 m station.
• High DataRate TeleMetry - Up to 100 Mbps
• 2 years life-time LEO missions
• Observation & Scientific payloads
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X Band HDR TM transmitter for LEO satellites Syrlinks
• EWC30 is the second generation of Syrlinks X Band transmitter to answer to an increasing demand of high data rate transmission, and extended missions in orbit up to 7.5 years in LEO (Low Earth Orbit).
• EWC30 Class 3 (& EWC30-II Class 2) is a reliable, high performance & low power consumption X Band (8GHz) Transmitter, which was developed by Syrlinks for downloading telemetry on small platforms.
• EWC30 fully compliant to ECSS-Q-ST-60C Class 3 standard, and based to space qualified components.
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SWIFT SDR
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SWIFT SDR
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Comentários Finais
• Reuso – palavra chave
• Flexibilidade e modularidade
• Disponibilidade de tecnologia
• Integração
• Ferramentas de desenvolvimento
• Ponto Chave: capacitação de pessoal
• Oportunidade tecnologica e comercial
• Visão estratégica
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Contatos
• Eloi Fonseca – Maj R1
• Professor Doutor na UNESP-Rosana
• +551832849200 R 9297
• +5512981393422