フェージングシミュレータRivieraとは何か？～開発者インタビュー～

主に無線通信機器の性能をテストするために使う計測器の一種です。

しかし、皆様も携帯やスマホでご経験があるように電波状況が悪いとうまく通信ができませんよね。そこで電波状況の良さの程度に応じて、どの程度の通信ができるといった性能を評価するために使う装置です。

どの程度といった性能の指標としては、ビット誤り率、通称 バー（BER）と呼ばれるもので評価をします。これは、例えば 100ビット送って、何ビット正しく受信できたかを表す指標です。他にもパケット誤り率やスループットなどさまざまな指標の性能評価を行うために用います。

少しややこしいのですが、この装置は、そうした性能評価の結果を出してくれるわけではなく、性能評価をするために必要な電波状況を擬似的に作りだす装置なのです。

性能評価をするための計測器ではあるのですが、この装置が性能を評価できるわけではありません。評価結果を取得するための計測器はもちろん必要ですが、定量的な性能評価を行うための電波状況を作り出す装置が必要になります。

例えば、A方式の端末とB方式の端末の性能比較をする場合、電波状況が安定して良ければ同じ性能だったとします。しかし、電波の状況が悪くなった時、実は、

• A方式 の端末はレートは遅くなっても出力は変えずつなげようと頑張るが、
• B方式の端末は出力を上げて改善しようとする

など挙動が違う場合があります。

どちらがいいかどうか、という判断はおいておいて、こうした性能を評価比較するには同じ電波状況で比較していくことが必要です。

フェージングシミュレータは、送信器と受信器の間に挟んで使用し、送信、受信の間の電波状況を自在に作り出せる装置なんです。

もちろん良い状態も作れますので、同じ無線機器での良い状態と悪い状態での性能比較もできます。どこまでが性能限界なのか、ということも知ることができると思います。

例えば送信アンテナを電球、受信を目としましょう。離れた場所で電球をつけます。電球とあなたの間に何もなければまぶしい光が目に入ってきますよね。

では、さえぎるものを置きましょう。

大きさにもよりますが、さえぎられると電球は見えなくなります。でもぼんやりと点いていることはわかりますよね。もし横に鏡があれば、鏡越しに電球の光が見えます。鏡がくすんでいれば光は弱く見えます。受信者が移動すれば、目に入る電球の光の強さも変化します。

電波も同様で、この光のように周りの状況で強く受信できたり、弱くぼんやり受信できたりします。また移動することで、良くなったり悪くなったりします。

しかし、無線や電波を扱っている方はご存じですが、一部の例外を除き、勝手に電波を出すことは電波法という法律で禁じられています。

電波を出すためには、電波法で規定された厳しい基準を満たして免許を発行されたものしか電波を実際に出すことは許されないんですね。電波法以外にも、技適と呼ばれる審査を通さないといけない場合もあります。でも、研究や開発している途中でも電波を出して確認や解析をしたいですよね。そこで、電波暗室などの大型施設を借りて実験をしたりしますが、これもほぼ完成に近い状態でないと無駄なコストになりますし、準備なども大変です。

ある程度、開発も進んで最終ステージに近い実証実験などでも、実験局免許を取得しなければならない。ただ、実験局免許がもらえれば、指定した地域で自由に電波をだしてもよいことになります。しかし、こうした免許は電波を出してもよい地域なども限定されているので、遠くの地方が指定された地域の場合、そこまで装置を持って行って、限られた時間でデータを持って帰り、解析して・・・もしおもった結果が得られなければ修正して再実験となってしまいます。

このように、電波を出して実験することは準備や移動にかかるコスト面、時間的なコスト、そういったことが大いにかかるわけです。

電波を実際に出すまで、開発していた無線送受信器の性能がわからないまま実証実験をするのは無駄になってしまう場合がある。そこでフェージングシミュレータという電波の飛び方をシミュレーションする装置に送信器と受信機を有線で接続して、想定する環境をフェージングシミュレータで模擬させる。

有線で接続するので、電波法には全く触れることなく実証実験に近い状態で無線器のテストができるわけです。

フェージングシミュレータを使えば、免許取得などの手間をかけずに、前もって無線機の性能を評価できて、そのうえで免許を取得して実証実験をすれば再実験の無駄などが省けそうですね。

フェージングシミュレータを使えば、実験室で無線器の性能評価などが行えるため、開発を加速させることが可能です。

でもいまいちフェージングシミュレータがどんなものかピンときません。少し詳細に教えてくれますか？

電波は簡単には届かないんです。手前味噌ですが、弊社 Riviera の動作原理を説明した記事が CQ出版社の「RF ワールド No.22」に掲載されいます。アマゾンなどでも入手可能ですので是非検討の際にはご一読されることをお勧めします。

しかし、大型で、数十kg もあり価格も数千万円後半から億のものが多かったです。

そのため、大手の研究室では導入が進んでいますが、台数が限られているため、多くの研究者でシェアして使用しているのが現状です。

また、持ち運びも容易でないので、気軽に自分の作業場所に移動して実験に使うことも容易ではありません。

弊社の Riviera は、1Box タイプの場合、サイズも B4 サイズ程度なのと、片手でも持ち運べ、価格も数分の1 です。

こうしたことから、弊社としては、Riviera のフェージングシミュレータはまだ粗削りの無線器の開発初期などに気軽に検証できるものとして作業机のそばにちょっとおいて使ってもらえれば良いなと思っています。

大げさですが、無線研究者一人に一台が夢です。

もう一つ、弊社 RF レコーダ製品とも関連するのですが、サウンダーという手法で、実電波をそのまま丸ごと集録できます。その際に電波の飛び具合である伝搬状態を解析し、Riviera のパラメータ化することで、実環境と同様の動作をシミュレーションさせることが可能です。このメリットは、違う無線方式を同じ電波伝搬環境を再生させることで比較でき、性能評価を同じ土俵でできることも強みです。例えば、ある室内でサウンディングした電波環境を Riviera に設定し、W-CDMA と LTE ではどのくらい性能に差が出るかなどを、定量的に比較できます。

技術的に弊社製品と組み合わせることで。こうした部分もメリットとなります。

また、微妙な場合などは是非相談をしていただければと思います。

ご対応できるような提案もさせていただくことも可能です。

本装置はなかなかわかりにくい部分も多いので、セミナーなどの企画を今後進めたいとも思っています。