ソフトウェア無線

2020-07-01| Category: radio, communication| website: https://www.gnuradio.org/
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私たちは、RTL-SDR、RedPitaya、LimeSDR等、比較的廉価なデバイスを使って、ソフトウェア無線(SDR)のアプリケーションの研究開発を行っております。

ディジタル通信の普及


新スプリアス規格への移行が、2022年11月30日には完全に終わる予定となっています。高度なRF技術を使って製作されたアナログ無線機は新規格へ適合するのですが、そうではない多くのアナログ無線機がリタイヤしていきます。

新スプリアス規格では、帯域外領域への発射や不要スプリアス強度が厳しく制限されるため、アナログ無線機では規格をクリアすることが難しい状況になってきています。 一方で、ディジタル無線機では、AD/DA変換器を利用し、適切なフィルターを適用すれば、ほぼ理論通りのスプリアス特性を得ることができるため、より低コストで品質のばらつきを抑え、新規格へ適合することができます。

ソフトウェア無線という新潮流


アナログ回路で新しい無線機に取り組むことが難しくなりました。すでにベテラン技術者の退役で、製造中止となるアナログ機も少なくありません。設計もさながら、部品や実装のばらつきを抑えながら製造することは簡単ではありません。

アナログ回路のようにハードワイヤードではなく、容易にコンフィグレートできるICとして、ASIC、CPLD、FPGAといったプログラム可能なデジタル回路が普及してきました。ディジタル処理に特化したDSPを搭載したオーディオ製品も多くなりました。

ソフトウェア無線は、アナログ波を受信してディジタルデータに変換(AD/DA変換)を行います。そして振幅、位相の情報を「IQ変調データ」として表現します。ここまでは従来のアナログ技術を応用し、あとはソフトウェアで回路を記述します。

IQ変調データは、Linux等がインストールされたコンピュータで処理されます。ソフトウェアでも高周波データを処理できるくらいにコンピュータも性能向上してきたことがソフトウェア無線の普及の背景になっています。

特長、応用範囲


  • いくつかの通信規格と符号化の組み合わせをソフトウェアで記述することで伝送路の実装と検証を容易に実施することができます。

  • IoT等のエッジデバイスを容易に実装でき、RF処理以降のIoTデバイスのアプリケーション開発に注力することができます。

  • インターネットとつながるため、デバイスの設定や状態監視を行うためのインターフェースをWebアプリケーションで実装できます。

まとめ


アナログ通信の基礎であるAM、FM放送等は、ソフトウェア無線の開発ツールを導入するだけで、すぐに利用できるようになります。これらの回路はサンプルシステムとして開発ツールにバンドルされているので、弊社ではFM放送設備の日常保守ツールとして応用しています。

電気屋さん等で売っているラジオと違って周波数が限られていないので、AM、FM放送だけではなく、アマチュア無線や航空無線等も聴くことができるので趣味、娯楽にも使えるし、電波伝搬や計測理論と組み合わせれば高価な専用機を使わなくても分析・評価のはじめの一歩のツールとして活用できます。

簡易な電波伝搬調査や、無線局の登録点検の事前に運用状態における電波品質の確認等にもおすすめします。

Clients
(Under researching and developing)
date
July 1, 2017
category
[radio communication]
locations
Tarumizu city, Kagoshima pref.

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