Photonic Edge 株式会社フォトニック・エッジ EN
SOLUTION / SIGNAL PROCESSING & ALGORITHMS

信号処理・アルゴリズム

アルゴリズムは、論文や数式から「モノとして動く」までの距離が長い領域です。「式は分かるが、実装すると性能が出ない」「シミュレーションと実機が合わず、原因が分からない」——当社は、通信・レーダー・同期などの信号処理を、MATLAB/Pythonでのシミュレーションから実機実装(FPGA・マイコン・PC)、実測との突き合わせまで一貫して開発します。シミュレーションと実機で同一の処理を使い、設計値と実測の差分を定量化できる進め方が特長です。

数式・論文から実装まで机上と実機がつながる通信・レーダー・同期の実績
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対応領域

RF・計測を本業とするため、「信号がどう作られ、どう歪むか」を物理側から理解した信号処理設計ができます。

通信系
  • 変復調・同期・等化(PHY実装)
  • リンクシミュレーション・PER評価
  • 規格書・論文からの実装
レーダー・センシング系
  • 到来方向推定(MUSIC・ビームフォーミング)
  • 距離・速度・微小変位の推定
  • アレー信号処理・イメージング
同期・推定
  • タイミング・周波数オフセット推定と補正
  • クロック同期・位相推定
  • フィルタ設計・ノイズ対策
実装・移植
  • MATLAB/Python→C/C++・FPGA移植
  • リアルタイム化・演算量削減
  • 実装先の選定(FPGA/マイコン/PC)
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進め方 — シミュレーションと実機を同じ物差しで

「シムでは動くのに実機で動かない」を防ぐには、机上と実機を同じ処理・同じ判定でつなぐことが近道です。

まず机上で限界を知るシミュレーションで理論性能と要求のギャップを先に確認。無理な要求は着手前に分かります。
同一の処理で実機へシミュレーションに使った処理をそのまま実機系に適用。実装し直しによる劣化・食い違いを排除します。
差分を定量化実機で残る誤差(EVM等)を測り、要因(RF・クロック・実装)を切り分けて改善につなげます。
実測は自社で計測会社として、アルゴリズムの検証に必要な実験系・計測まで自社で構築します。
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実施例

サイト内で公開している実施例・デモから、信号処理の観点でご紹介します。

CASE 01

通信PHYの自社実装と「同一入力」検証

車載通信(802.11p相当)の物理層を自社実装し、同じデータ・同じ雑音入り波形を「計算のみ」「SDR実機1台」「独立した2台」の3経路に入力して、同一の受信処理で比較した例です。受信成功率は3経路で一致し、実機で残る誤差(EVM)まで定量化。「机上と実機を同じ物差しでつなぐ」進め方の実証です。

  • 変復調・同期・等化・復号まで含むPHY一式を自社実装
  • 周波数オフセット・クロック差の推定と補正も自前の処理で対応
  • 詳細は無線通信評価・開発支援のページへ
同一の雑音入り波形を計算・実機1台・実機2台の3経路に入力し、同じ受信処理で判定する比較方法
同一入力・同一処理による3経路比較の枠組み(無線通信評価・開発支援の実施例より)。
CASE 02

アレー信号処理 — 到来方向推定の実装

レーダーのアレーアンテナ信号処理(デジタルビームフォーミング・MUSICによる到来方向推定)を実装し、透過材越しの波面から「レーダーが観測する角度誤差」を直接計算するツールに仕立てた例です。Python実装と数値一致を確認したうえでWebデモとして公開しており、ブラウザでそのまま動かせます。

透過モデルを通った波面をアレーアンテナ上に合成し、到来方向推定まで含めて解く仮想レーダー試験の概念図
仮想レーダー試験の枠組み。波動伝搬の物理モデルと到来方向推定アルゴリズムを一体で実装しています(SoCレーダー評価システムとも連携)。

※ このほか、同期・推定系のアルゴリズム開発を研究機関との共同研究で進めています(守秘のため詳細は非公開)。ご相談時には、秘密保持契約のもとで具体的な事例をご説明できます。

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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