Photonic Edge 株式会社フォトニック・エッジ EN
ソリューションを探す無線通信評価・開発支援
SOLUTION / WIRELESS EVALUATION & DEVELOPMENT

無線通信の評価・開発支援(カスタムSDR)

無線システムの通信品質は、マルチパス・遮蔽・移動といった実環境要因に左右され、机上検討だけでは分かりません。一方、市販の評価機は中身がブラックボックスで、不具合の原因が「電波なのか、アンテナなのか、処理なのか」を切り分けにくいのが実情です。当社はRF・アンテナ・信号処理を自社内に持つエンジニアリング企業として、市販SDRハードにオープンソース実装と自社信号処理を組み合わせ、目的に合わせた評価系を素早く構築。V2X(車載通信)をはじめ、構想からアンテナ設計・試作・実装・評価・フィールド実証まで一気通貫で対応します。

構想から実証まで一気通貫一部工程の切り出しOK中身の見える評価系
01

構想から実証まで、必要なところだけでも

全工程を自社内で回せるため、上流の要件定義から実証までまとめてお任せいただくことも、「評価だけ」「アンテナ設計だけ」といった一部工程の切り出しも可能です。

01 構想・要件定義 02 アンテナ・RF設計 シミュレーション 03 試作 アンテナ・基板・SDR構成 04 信号処理・実装 PHY/プロトコル 05 評価・実証 ベンチ/フィールド 構想から実証まで一気通貫で対応 一部工程のみの切り出しも可能(例: 評価系構築+受託評価のみ)

開発フロー。全工程お任せでも、お客様の開発体制に合わせた一部工程のご依頼でも対応します。

02

評価系の考え方 — 市販SDR × オープンソース × 自社信号処理

専用評価機を新規開発するのではなく、実績のある部品を土台に要点だけを作り込むことで、低コスト・短期間で「中身の見える」評価系を構築します。

素早く組める市販SDRハードと実績あるオープンソース実装を土台に、目的に必要な部分だけを作り込み。ゼロから開発するより速く、確実です。
ホワイトボックス物理層からアプリまで処理の中身がすべて見えるため、「電波・アンテナ・処理」のどこに問題があるかを切り分けて原因究明できます。
測定項目を足せる受信感度・PER・スループットに加え、チャネル記録・独自ログ・任意の劣化注入など、目的に合わせた測定項目を追加できます。
机上と実機がつながるシミュレーションと実機評価で同じ信号処理を共有できるため、設計値と実測の差分を一貫して追跡できます。
03

実施例(デモ)

以下はV2X(車載通信、IEEE 802.11p)を題材にした実施例(デモ)です。同じ枠組みで、様々な規格・独自プロトコルの評価系構築に対応できますのでご相談ください。

CASE 01

802.11p リンクシミュレーション(PER評価)

V2X(車車間・路車間通信)で使われるIEEE 802.11p相当の物理層リンクをシミュレーションで構築し、車載環境のマルチパス・ドップラーを模したチャネルモデル下でのパケット誤り率(PER)を評価した例です。

  • 変調・符号化(MCS)ごとの所要SNRを定量化
  • リンクバジェット検討や実機評価の合否ライン設定に活用
  • チャネル条件(市街地/高速道路など)の影響を比較
雑音だけの基準環境と見通しの悪い車載環境での受信成功率の比較
環境の影響。見通しの悪い車載チャネルでは、同じ受信成功率により明瞭な信号(高いSNR)が必要になります。
802.11p相当リンクシミュレーションによる方式(MCS)別の受信成功率とSNRの関係
方式(MCS)の影響。受信成功率(=100×(1−PER))を方式別に計算。車載チャネル(市街地・見通し外)・300byteパケット(当社実施)。
CASE 02

市販SDRによる実機送受信ベンチ

市販SDR(ADALM-Pluto)に自社実装の信号処理(802.11p相当のPHY)を組み合わせ、実波形の送受信・復調を行うベンチ評価系の例です。有線(同軸ケーブル)接続で再現性の高い試験ができ、独立した2台の無線機間(クロック非共有)でも復号できることを確認しています。

  • 受信成功率(PER)・EVMの実測、コンスタレーション・スペクトラムの確認
  • 評価系の中身がすべて見えるため、測定項目の追加・不具合切り分けが自在
  • シミュレーション(CASE 01)と同一入力・同一信号処理で机上と実機を突き合せ、実機で残る誤差(EVM)まで定量化
ADALM-Pluto 2台による802.11p相当波形の有線送受信ベンチの実機構成
ベンチ評価系の実機構成。上のPluto(送信)→減衰器→同軸ケーブル→下のPluto(受信)の有線接続。
独立した2台のPluto間で実測した受信信号のコンスタレーションと、シミュレーションと重ねたスペクトラム
独立した2台のPluto間の実測受信信号。追加雑音なしの条件で200/200パケット受信成功、EVM 5.1%。スペクトラムはシミュレーションと重ね描きで、形状がよく一致しています。
CASE 03

シミュレーションと実機の突き合せ(同一入力比較)

同じデータ・同じ雑音入り波形を「計算のみ」「Pluto 1台」「独立した2台」の3経路に入力し、同一の受信処理で復号して比較した例です。受信成功率は3経路でよく一致し、実機に残る誤差(EVM)まで定量化。机上の設計値と実測の差を、一貫した物差しで追跡できます。

  • 16条件×各200パケットを3経路で判定。設定SNR 8dB以上では全経路で200/200成功
  • 追加雑音なしのEVMは計算ほぼ0%/1台2.7%/2台5.1%。残差が実機要因(RF回路・クロック等)を切り分ける手掛かりに
  • 評価系を自社実装しているからこそできる、入力と処理を完全にそろえた比較
同一の雑音入り波形を計算・Pluto1台・Pluto2台の3経路に入力し、同じ受信処理で判定する比較方法の構成図
比較の方法。同じ雑音入り波形を3経路へ入力し、同じ受信処理・同じ判定基準で比較します。
計算・Pluto1台・Pluto2台の受信成功率とEVMの比較結果
比較の結果。受信成功率(左)は3経路でよく一致し、EVM(右)には実機の残留誤差が現れます。
CASE 04

5.9GHz帯 V2X向けアンテナ設計例

5.9GHz帯のV2X向けパッチアンテナの設計例です。反射特性(S11)と放射パターンを設計段階で確認します。必要に応じてオープンソースの3Dフルウェーブ解析によるスポット検証や、当社のアンテナ近傍界計測・電場可視化による実測評価まで一貫して接続できます。

  • 要求仕様(帯域・利得・サイズ)からの初期設計
  • 基板試作・実測評価(近傍界計測・電場可視化)まで対応
  • 車体搭載を見据えた透過材評価・電波環境評価とも連携
5.9GHz帯パッチアンテナ設計例の反射特性。5.9GHzで反射電力約1.7%
設計したパッチアンテナの反射特性。5.9GHzで反射電力 約1.7%(S11≒−17.6dB)、反射10%以下の帯域は約278MHz(FR-4基板・設計シミュレーション)。
5.9GHz帯パッチアンテナ設計例の放射パターン(E面・H面)
放射パターン(E面/H面、最大方向で正規化)。主に基板正面へ放射し、半値角は約94°/93°。

※ 本ページの実施例はデモです。C-V2X(セルラー系V2X)やWi-Fi・BLE・サブGHz帯・独自プロトコルなど、対象の規格・要件に合わせた評価系の構築・評価をご提案します。

ご提供の形態

お客様の開発体制・目的に合わせて、形態を問わず対応します。

  • 評価系の構築・納品(測定項目・出力フォーマットのカスタマイズ込み)
  • 受託評価(お客様の機器・アンテナを当社で評価し、レポートをご提供)
  • 開発支援(アンテナ・RF設計、信号処理・プロトコル実装、試作)
  • 受託研究・共同研究(フィールド実証を含む中長期テーマ)

高周波関連に関するお困り事は、ぜひ当社にご相談ください。

受託研究・開発(業務委託)、計測装置の開発・製造、ソフトウェア開発、共同研究など、形態を問わず対応します。

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