החשיבות של הדמיית ערוצים

Steve Williams, RT Logic

תקשורת לוויינים, מערכות מעקב צבאיות ואוויריות מאוישות ולא מאוישות ותקשורת צבאית אסטרטגית וטקטית – כולן ממלאות תפקיד חיוני בהבטחת הביטחון הכלכלי והלאומי שלנו. כל אחת מהן מסתמכת במידה רבה מאוד על עורקי תקשורת רדיו לשם בקרה, העלאת נתונים ללוויין, העברת נתונים בין לוויינים והורדת נתונים מלוויין. כתוצאה מכך, השמיים שלנו פקוקים באותות רדיו, שכל אחד מהם נפגע יותר ויותר מהפרעות טבעיות, מקריות ומכוונות. ההפרעות האלה מאיימות על השלמות והאיכות של העורקים האלה, ולכן מאיימות על המשימות בהן הם תומכים.
כתוצאה מכך, ראינו תהליכי פיתוח ופריסה בלו”ז מואץ של מערכות שמנטרות בקביעות עורקי תקשורת בחלל, באטמוספרה ועל הקרקע כדי לאתר הפרעות או שימוש לרעה בערוצים. מערכות הניטור האלה התקדמו הרבה מעבר לנתחי ספקטרום המפעילים מסכות ספקטרליות פשוטות שמגדירות מאפיינים נומינליים של תדר ומשרעת. במקום זאת, המערכות המודרניות לאיתור הפרעות מפעילות טכניקות מתוחכמות של עיבוד אותות דיגיטליים (DSP) כדי לאתר ולאפיין אפילו את האנומליות הקטנות ביותר והזמניות ביותר. הן רושמות את התוצאות ומודיעות מייד לגורמים המתאימים כשמופיעים אותות לא מורשים אשר פוגעים ומשפיעים על פרמטרים קריטיים של אותות כגון EIRP, C/No, Es/No, תדר מרכזי, טווח תדרים תפוס ורבים אחרים.
המערכות העכשוויות לגילוי הפרעות, שלעיתים קרובות מפעילות חיישנים מרחוק רבים, משלבות נתוני אותות ממיקומים נייחים וניידים מפוזרים גיאוגרפית לקבלת מודעות כוללת משופרת של מודעות מצבית – Situational Awareness. המשך פיתוח של מערכות שכאלו מתקדם במהירות, כשההתמקדות העיקרית היא באיתור מהיר יותר של תחום רחב יותר של סוגי הפרעות במקטעי תדרים רחבים יותר.

פיתוחים אילו מובילים להפחתה בגודל המערכות, המורכבות והמחירים, יחד עם שיפור קלות השימוש. צפויה גם אינטגרציה הדוקה יותר עם פונקציות אוטומטיות קשורות כגון הפחתת הפרעות, ניתוב מחדש של תעבורה ואיתור גיאוגרפי של אותות. כדי לענות על הצורך המתמשך ביעילות כלכלית, מערכות רבות לאיתור הפרעות הן רב תכליתיות, וישימות למגוון רחב של דרישות אופרטיביות, הדרכה ובדיקה. זה מושג בחלקו על ידי חומרה משולבת של מדמה ערוצים המסוגלת להזריק אותות מטרה ו/או אותות הפרעות שתואמים מבחינת הפיזיקה ושלא ניתן להבדיל ביניהם ובין מקביליהם בעולם האמיתי.
ככל שהיכולות של המערכות לגילוי הפרעות מתקדמות, ומפותחות טכניקות התחמקות אוטומטיות, הצד הפיזי של המערכות לגילוי הפרעות יפחת. זה יביא ליכולות”מובנות” של גילוי והפחתת הפרעות, שיעניקו למקלטים של מערכות תקשורת, למשל, את היכולת להיות מודעים להפרעות ולחשוב על נקיטת פעולות התחמקות ללא התערבות המפעיל.
חומרת מדמה הערוצים ממלאת תפקיד מפתח לא רק במערכות הרב תכליתיות לאיתור הפרעות אלא במיוחד במו”פ ובבדיקות שבבסיסן, שמאפשרים את ההתפתחויות באיתור והפחתת הפרעות מלכתחילה.
למעשה, מאחר שמדמי ערוצים מאפשרים פיתוח ובדיקה מדויקים של RF (תדרי רדיו), IF (תדרי ביניים), אותות דיגיטליים, חומרה ותוכנה, הם הופכים במהרה לציוד שגרתי במעבדות מו”פ ובמתקנים לייצור ובדיקת מוצרים.
מדמי ערוצים יוצרים אותות אמיתיים במעבדה על ידי הוספת הפרעות דינמית לאותות, יחד עם תזוזת דופלר נומינלית ו/או המקרה הגרוע ביותר של נושא ואות, שיהוי, הפסד, רעש, אי-ליניאריות, טרידה של מתנד ורעש פאזה. נשקלים גם הדמיה רב מסלולית, דעיכה סטטיסטית Ricean and Rayleigh ודברים אחרים עם תשומת לב מלאה לפיזיקה הקשורה. התוצאה היא אותות שהם העתקים וניבויים מדויקים של אותות אמיתיים. המכשירים האלה יכולים להוסיף את האפקטים האלה לאותות ניסוי קיימים או שהם יכולים ליצור אותות ניסוי בעצמם.
מדמי ערוצים מתוכננים במיוחד למידול מדויק של הפיזיקה של אותות וערוצי RF. כתוצאה מכך, הם מפיקים אותות יותר אמיתיים והלימוד, השימוש והתחזוקה שלהם פחות יקרים מאוסף של ציוד בדיקה ומדידה לא מתמחה המבוקר על ידי תוכנה שנכתבת, נבדקת ונתמכת על ידי המשתמשים. כשמחברים בין מדמי ערוצים למודלים מדויקים של דינמיקת טיסה, דפוסי קרינה של אנטנות, מיסוך גוף של כלי טיס ותחנות קרקע, פני קרקע ומזג אוויר, אם למנות רק כמה, הבדיקות יכולות להבטיח פעולה יציבה של מערכות התקשורת אפילו במצבים של הפרעות משמעותיות.
באמצעות מדמי ערוצים, מתכננים, בודקים, תלמידים ומתאמנים יכולים לעבוד עם אותות שמתאימים בדיוק לאותות שבהם ייתקלו במשימה אמיתית.
מתכננים יכולים לאמת טכניקות דחיית הפרעות של מקלטים, סבולת של שינויי תדר וקצב נתונים והיכולת של המקלט לקזז תנודות גדולות ומהירות בחוזק של האות המתקבל.
מהנדסי אינטגרציה ובדיקות יכולים להשתמש במדמי ערוצים כדי להציג למכשירים מגוון רחב של אותות מורכבים וקשים להעתקה, ולהבטיח את התפקוד והביצועים  בתנאים הגרועים ביותר.
מפעילי עמדות בקרה ומהנדסי ניסויים יכולים להשתמש במדמי ערוצים כדי להזריק אותות לתקשורת האופרטיבית, ולמערכות ניטור, פיקוד בקרה, ובכך לאמן את המפעילים באבחון וזיהוי מהיר של ההשפעות, הסוגים והמקורות של הפרעות. האימון נמשך כשהמפעילים נוקטים בפעולות המתקנות המתאימות כדי לשמור על עורקי תקשורת בני קיימא.

ההתפתחויות בזיהוי והפחתת הפרעות חיוניות מאוד ככל שגדלה התלות בעורקי תקשורת רדיו. השילוב של מדמי ערוצים במערכות לגילוי והפחתת הפרעות RF יעניקו לממשלה האזרחית, לצבא ולספקי תקשורת מסחריים את היכולת לצפות טוב יותר את ההשפעות של הפרעות ולהגיב להן טוב יותר. בנוסף, המכשירים האלה ימלאו תפקידי מפתח בפעילויות מו”פ, בדיקות והדרכה בציוד תקשורת מכל הסוגים.