導入前・運用中の疑問に。
ソフトウェア無線機（USRP）を使ったRF収録再生システムの導入・操作・対応条件について、よくあるご質問をまとめています。
導入・操作・データ利用
RF収録再生システムとは何ですか？
RF信号をIQデータとして収録し、保存した波形をRF信号として出力するシステムです。収録した信号を確認・解析したり、同じ波形を繰り返し再生して機器の評価に使ったりできます。
USRPと制御PC・SSD、収録再生ソフトウェアを組み合わせて構成します。長時間の連続収録に使うストリーミング方式と、短い区間をUSRP内部に蓄える本体メモリ方式があり、対応方式は機種・構成によって異なります。
見積もりには、どのような情報が必要ですか？
周波数・帯域幅・チャネル数・収録時間と、どのように使いたいかを、分かる範囲でお知らせください。機種が決まっていなくてもご相談いただけます。
納期はどのくらいですか？
納期はお見積もり時にご案内します。機種や時期によっては、納品まで数か月かかる場合があります。
ご希望の機種・構成と必要な時期を、お早めにお知らせください。
購入前にデモや実機での評価はできますか？
デモ・実機評価・デモ機貸し出しの可否と条件については、ご相談ください。確認したい内容と、ご希望の機種・使用条件をお知らせください。
どのUSRPに対応していますか？
使用できる周波数・帯域幅・チャネル数・収録再生方式は機種によって異なります。メーカー機能としての対応と、当社ソフトウェアでの動作確認状況も、各機種ページでご確認ください。
手持ちのUSRPを使えますか？
はい。お持ちのUSRPの機種・状態と、必要な収録・再生機能を確認したうえで、利用できる構成をご案内します。
ご利用にあたっては、USRPを当社へお送りいただき、セットアップと動作確認を行ったうえで、返送・納品します。
当社でのセットアップ時に、動作確認済みの構成に合わせてFPGA・ファームウェアなどを更新する場合があります。更新によって、現在お使いの別のソフトウェアが動作しなくなる可能性があります。機種名・現在の使用環境・ご希望の周波数・帯域幅・チャネル数と、引き続き使用したいソフトウェアをお知らせください。
Linuxの操作経験がなくても使えますか？
はい。収録・再生は日本語の操作画面から行えます。日本語の技術・操作マニュアル（電子版）も付属します。
WindowsやMacからネットワーク経由で付属PCの画面を操作したり、保存データをコピーしたりすることもできます。
収録データの形式と解析方法を教えてください。
収録データは、I・Q各16 bitの符号付き整数を交互に並べた、リトルエンディアンのバイナリファイルです。チャネルごとに保存され、付属のデータビューアやMATLAB・Pythonで確認・解析できます。
カスタマイズや、将来の構成変更は相談できますか？
はい。台数、帯域幅、チャネル数、同期、保存形式、解析プログラムとの連携などをご相談いただけます。
装置内部の信号処理回路（FPGA）の変更を含む開発や、研究・調査・展示会向けの構成にも、要件を確認して対応をご案内します。
UHDやFPGA・ファームウェアを更新できますか？
いいえ。UHD・FPGAイメージ・ファームウェア・OS・ライブラリー・ドライバーを、お客様側で更新しないでください。納品時に動作確認した組み合わせで使用します。
収録再生アプリの機能によるFPGAフレーバーの切り替えは、バージョン更新とは別の操作です。切り替え方法と対応条件は「USRPのFPGAフレーバー」をご覧ください。
ソフトウェアの利用条件を教えてください。
ソフトウェアの利用条件については、利用条件・保証をご確認ください。
保証条件はどこで確認できますか？
ハードウェアの保証期間・保証範囲と、故障時の対応は、利用条件・保証をご確認ください。
帯域・収録時間・PC性能
帯域幅や使用するチャネルを変更できますか？
はい。使用する機種・構成が対応する範囲で、操作画面から帯域幅と使用チャネルを変更できます。全チャネルのほか、一部のチャネルだけを使用することもできます。
選べる帯域幅やチャネルの組み合わせは、USRP・FPGA・接続方式・PC構成によって異なります。チャネル間で中心周波数を共有する機種もあります。
機種一覧に掲載された帯域幅で、長時間の連続収録ができますか？
機種と構成によります。機種一覧の掲載帯域幅が、そのまま長時間の連続収録に使えるとは限りません。
長時間の連続収録には、受信データをPCへ送りながらSSDへ保存する「ストリーミング方式」を使います。連続収録できる帯域幅は、USRPだけでなく、チャネル数・接続方式・PC・SSDを含む構成で決まります。
トップページの機種一覧には、USRP内部の「本体メモリ」に短い区間を収録する方式で扱える帯域幅も含まれます。各機種ページの方式別説明と「実機で確かめた性能」をご覧ください。
B206mini-i・B200・B210・E320のメーカー仕様の56 MHzと、掲載帯域の48 MHz・24 MHzはどう違いますか？
56 MHzはアナログフィルタの帯域幅です。掲載している48 MHz BW・24 MHz BWは、収録・再生に使用する帯域幅です。
本システムでは、IQレートの80%を帯域幅の設定値としています。これらの機種の最大IQレート61.44 MS/sに対応する帯域幅は49.152 MHzです。当社では端数を落とし、1 ch時の最大帯域幅を48 MHz BWとして掲載しています。
B210・E320の2 ch時も同様に、各チャネルの最大IQレート30.72 MS/sに対応する24.576 MHzから、各チャネル24 MHz BWとしています。
実際に48 MHz BW・24 MHz BWを設定する場合のIQレートは、それぞれ60 MS/s・30 MS/sです。61.44 MS/s・30.72 MS/sは掲載帯域を決める根拠であり、保存データ量の計算には実際に適用されたIQレートを使います。
掲載帯域で長時間の連続収録ができるかは、通信・PC・SSDの持続性能も含めて確認します。
MCRとは何ですか？帯域幅・IQレートとどう関係しますか？
MCR（Master Clock Rate）は、USRP内部の信号処理の基準となるクロック周波数です。MCRによって、設定できるIQレートが変わります。
N310では、MCR÷IQレートが整数になる必要があります。MCRが125 MHzの場合、次のようになります。
- 10 MHz BW・12.5 MS/s：125÷12.5＝10となり、指定したIQレートで動作できます。
- 80 MHz BW・100 MS/s：125÷100＝1.25となり、整数比になりません。この動作例では125 MS/sへ調整され、100 MHz BW相当で動作します。
整数比にならない場合は、MCRを変更するか、整数比になる、より広い帯域幅・高いIQレートを選びます。指定値だけでなく、実際に適用されたIQレートを確認してください。IQレートが変わると、収録データ量と必要な転送速度も変わります。
選択できるMCR・IQレートと調整動作は、機種・FPGA構成によって異なります。帯域幅への換算は「56 MHzと掲載帯域の違い」をご覧ください。
通信やSSDの速度で、収録・再生できる帯域幅は変わりますか？
はい。ストリーミング方式では、通信・PC処理・SSDのすべてが必要なデータ量を継続して処理できることが条件になります。
収録時は、USRPからのデータ転送とSSDへの書き込み速度を確認します。RF再生時は、SSDからの読み出しとUSRPへの転送速度を確認します。同時収録再生では、両方向の通信とSSDの読み書きを合わせて確認します。
通信規格の速度やSSDの瞬間的な最高速度だけでは、連続動作の性能は判断できません。通信にはIQデータ以外の情報も含まれ、SSDには長時間の読み書きで速度が変わるものがあります。ノートPCかワークステーションかという名称だけでなく、構成全体の持続性能で選びます。
必要な速度は、IQレート・チャネル数・データ形式から計算します。また、PCを高速にしても、USRPと内部の信号処理回路が対応する帯域幅が上限になります。
SSDに保存できる収録時間は、どう計算しますか？
SSDの空き容量を、1秒あたりの保存データ量で割って求めます。例えば、48 MHz BW・1 chでは240 MB/sとなり、空き容量1 TBで約69分です。連続収録には、通信・PC・SSDの持続性能も必要です。
外付けSSDは何に使いますか？
内蔵SSDに収録したデータの退避や、解析用PCへの受け渡しに使用します。退避後に内蔵SSDの空き容量を確保し、次の測定に備えます。
収録・再生する帯域幅が狭い場合は、外付けSSDを使った収録・再生も可能です。ご希望の帯域幅や使用条件をご相談ください。
どのUSRPで本体メモリ方式を使えますか？
本体メモリとして使用できるDRAMを搭載し、収録・再生に必要なReplay機能に対応したFPGAフレーバーを使用するUSRPで利用できます。DRAMを搭載した機種でも、使用するフレーバーがReplay機能に対応していない場合は、本体メモリ方式を使えません。
フレーバーによる機能・帯域幅の違いは、USRPのFPGAフレーバーをご覧ください。
機種比較表の○は、メーカー公表資料に基づき、その項目に対応する構成があることを示します。当社ソフトウェアでの対応条件・動作確認状況は、トップページのUSRP一覧から各機種ページをご確認ください。
本体メモリに収録できる時間や、保存できる再生波形の長さは、どう計算しますか？
1チャネルに割り当てられるメモリ容量を、1秒あたりに必要な容量で割って求めます。現行アプリでは、同じメモリ割当とIQレートの場合、保存できる再生波形の長さは収録時間の上限の半分です。
本体メモリ方式でも、高速なPCを選ぶ利点はありますか？
はい。通信・SSDも含めて高速化すると、収録データの回収や再生波形の読み込みにかかる時間を短縮できます。PCを高速にしても、本体メモリの容量や1回に収録できる時間は増えません。
RF接続・レベル調整
スペクトラムアナライザや信号発生器の代わりになりますか？
いいえ。校正された絶対電力の測定・設定や、変調品質の測定精度を保証する測定器の代わりにはなりません。本システムは、信号の収録・再生に使用します。
画面上の振幅や送受信ゲインの設定値は、そのままRF端子の電力を示すものではありません。絶対電力やEVMなどを評価する場合は、適切な測定器・解析環境と測定系の校正が必要です。
受信するときのアンテナ・外部回路・入力レベルは、どう選びますか？
対象の周波数と信号に合うアンテナを選び、USRPのRF入力上限に合わせて外部回路を構成します。
- 強い信号には、減衰器（アッテネータ）を使います。
- 不要な周波数の信号には、RFフィルタを使います。
- 弱い信号には、必要に応じて低雑音増幅器（LNA）を使います。
LNAを使う場合は、増幅後の信号レベルと、強い不要波による飽和も確認してください。
RF入力上限は、ひずみなく収録できるレベルとは別です。上限以下でも、受信ゲインや信号の条件によって波形が飽和することがあります。波形とスペクトラムを確認しながら受信ゲインを調整します。
また、受信ゲインを下げても、RF端子へ入る信号自体は小さくなりません。過大入力を防ぐには、USRPへ入る前に減衰させてください。ゲイン設定値と、ケーブル・外部回路を含む経路全体の実際の利得も別のものです。
RF入力上限の数値は、使用する機種の詳細仕様をご確認ください。推奨入力値と損傷を避けるための上限値は区別してください。B310の入力上限は未確認のため、数値を掲載していません。
RF再生するときは、評価対象へどのように接続しますか？
評価対象の機器（DUT）へ、同軸ケーブルで有線接続する使い方を基本とします。USRPの出力レベルと接続先の入力上限を確認し、必要に応じて減衰器を入れます。
空間を介した評価では、シールド環境など、電波の漏えいを管理できる設備と運用条件を確認してください。
アンテナから電波を放射する場合は、無線局免許等の要否を含め、電波法に適合する使用条件を事前に確認する必要があります。シールド環境であることだけでは、免許不要とは判断できません。
収録時と同じ絶対レベルでRF再生できますか？
自動では再現されません。校正された測定器で出力電力を確認しながら、送信ゲインを調整して目標のレベルに合わせます。
収録時と同じレベルに合わせる場合は、基準となる接続点での電力を、収録時に測定・記録しておきます。RF再生時は次の手順で調整します。
- 接続先と測定器の入力上限を確認し、必要な減衰器を介してUSRPの出力をスペクトラムアナライザへ接続します。
- 再生するIQデータと周波数を設定し、低い出力からRF再生を開始します。
- 出力電力を測定します。変調信号は、チャネルパワー機能などで信号帯域全体の電力を確認します。
- RF再生を停止して送信ゲインを調整し、再生・測定を繰り返してレベルを合わせます。
ケーブルや減衰器の損失を考慮し、評価対象の入力端で目標のレベルになるように調整してください。周波数・再生波形・接続経路を変更した場合は、再度確認します。
送信ゲインは、RF出力電力をdBmで直接指定する設定ではありません。調整範囲と精度は、USRP・測定器・接続構成によります。
信号品質・データ欠落
収録データにDCスパイクやイメージが現れることはありますか？
あります。受信中心周波数に細い不要成分が現れる「DCスパイク」や、本来の信号に対して鏡像の位置に成分が現れる「イメージ」が生じる場合があります。
受信信号を中心周波数が0 Hzになるように変換するゼロIF方式では、DCオフセットや、I・Q間の振幅・位相のずれが原因になります。
補正の有無と効果は、機種・設定によって異なります。補正後も不要成分が残る場合や、DC補正が中心付近の目的信号に影響する場合があります。
ご使用予定の周波数・設定での補正の対応や確認状況については、お問い合わせください。
帯域外の信号が、入力とは異なる周波数に現れることはありますか？
あります。機種によっては、受信機内部の周波数変換により、帯域外の強い信号が収録帯域内に現れることがあります。
その周波数に実在する信号と見分ける必要があります。目的信号と重なって収録されると、収録後のデジタルフィルタだけでは取り除けない場合があるため、USRPへ入力する前にRFフィルタや入力レベルによる対策を検討します。
影響する周波数と対策は、機種別FAQをご覧ください。
当社ブログの測定例は、B200・B210・B200miniによる未校正の参考値です。B206mini-i・E320・N310の実測値や保証値を示すものではありません。
再生開始前や送信周波数の変更時にも、信号が出ますか？
RFIC（AD9361・AD9364・AD9371などのAD93xxシリーズ）の内部校正に関する動作仕様により、再生開始前や送信周波数の設定・変更時に、再生データとは別の一時的な信号が出力される場合があります。出力されるタイミングや信号のレベルは、搭載RFIC・機種・ソフトウェア・校正設定によって異なります。
再生の停止や送信ゲインの設定だけでは、この出力を防げない場合があります。評価対象へ信号を入れたくない場合は、外部RFスイッチで信号経路を遮断するなどの対策を検討します。
当社ブログでは、B200の送信中心周波数を設定した直後に観測されたパルス出力を紹介しています。また、AD9371のメーカー資料には、送信系の初期校正中にテスト信号が出ることが記載されています。これらは、すべての機種で同じ条件・波形になることを示すものではありません。
PCやUSRPの冷却・温度管理は必要ですか？
はい。使用時間の長短にかかわらず、適切な冷却環境が必要です。PCやUSRPは通風性のよい場所に設置し、吸排気口を塞がないようにしてください。必要に応じて、外部冷却ファンなども検討します。
使用できる周囲温度などの条件は機種によって異なります。設置場所や屋外での使用条件も含めて、構成選定時に確認します。
長時間収録で、データ欠落を防ぎ、発生を確認するにはどうすればよいですか？
使用する帯域幅・チャネル数に対して、通信・PC・SSDが十分な持続性能を持つ構成を選び、その条件でシステム全体の動作を確認します。
適切に冷却する
PCやSSDの温度が上がると、過熱を防ぐために処理速度を下げる「サーマルスロットリング」が起こる場合があります。吸排気口を塞がず、必要に応じて冷却を強化し、性能低下を防ぎます。SSDへのアクセスを止め、内部整理の時間を確保する
SSDは、データの書き込みや削除に伴って、内部でデータの整理を行う場合があります。この処理が影響して書き込みが間に合わない場合は、収録やデータコピーを停止し、SSDに電源が供給された状態で、しばらくアクセスせずに待ってから再度収録を試します。必要な時間や改善の有無は、SSDの機種・状態によって異なります。操作画面でデータ欠落の発生を確認する
操作画面の詳細ステータスでは、データを一時的にためるバッファの状態を確認できます。受信データの欠落（受信ドロップ）や、送信データの供給不足（送信アンダーフロー）が発生すると、該当欄を警告色で示します。バッファ使用量が増えただけでは、データ欠落が発生したことにはなりません。改善しない場合は、収録条件と構成を見直す
帯域幅やチャネル数を減らして動作を確認し、接続・PC・SSDの持続性能を見直します。
強すぎる入力による波形の飽和やクリッピングは、データ転送の欠落とは別の問題です。受信ゲインの調整だけでは、転送の問題は解消できません。
本体メモリ方式では、対応する構成・設定のもとで、メモリに収まる短い区間をデータ欠落なく扱います。ただし、間欠収録では収録区間の間に空白があります。
あらゆる条件での無欠落を保証するものではありません。また、画面のカウンタが0であることだけでは、保存ファイル全体の完全性まで確認したことにはなりません。
同時収録再生・応用
収録とRF再生を同時に行えますか？
はい。RF再生しながら受信信号を収録できます。収録側と再生側で使用できる方式は、各機種ページの「収録再生方式」をご覧ください。
- 両方ともストリーミング方式：受信・送信それぞれの全チャネルを同時に使用できます。データ欠落なく動作できるかは、各チャネルの帯域幅と、PC・通信・SSDの持続性能によります。
- 両方とも本体メモリ方式：メモリ容量を収録用と再生用に分けます。同時に使用できるチャネル数は機種・FPGA構成によって異なるため、各機種ページの「本体メモリ方式」をご覧ください。
- 方式を組み合わせる場合：例えば、収録にストリーミング方式、再生に本体メモリ方式を使用できます。ただし、受信チャネル同士、または送信チャネル同士で異なる方式は選べません。
同期・位相
複数台のUSRPを組み合わせて使えますか？
はい。基本的に、同一機種のUSRPを組み合わせて使用します。
必要な台数・帯域幅・チャネル数に応じて、接続経路・通信量・PC・SSDの持続性能を確認し、構成をご案内します。同期が必要な場合は、同期させたい対象と測定内容もお知らせください。
タイミングやチャネル間の位相を合わせる方法は、次の「タイミング同期と位相同期の違い」をご覧ください。
タイミング同期と位相同期は何が違いますか？LO共有だけで位相差をなくせますか？
タイミング同期は、サンプリングの基準と収録・再生のタイミングを合わせることです。位相同期は、チャネル間の位相関係をそろえるために、LOの共有や機種固有の同期設定を行うことです。
共通クロック・PPSの接続やLO共有だけで、チャネル間の位相差が自動的にゼロになるわけではありません。残る位相差を測定し、評価に必要な補正を行います。
初期位相差の再現性は、電源再投入後やRF再チューニング後に、同じ条件で同じ位相差が再び現れることです。再現しない場合は測り直して補正します。これは、連続動作中に位相差が変化する「位相ドリフト」とは別に確認します。
同期方法・再校正条件・再現性は機種と設定によって異なります。メーカーの対応仕様と、当社が実機で確認した範囲も区別してください。
位相についてどこまで確認していますか？
当社では、B210とX420の確認済み受信構成で、電源再投入後およびRF再チューニング後に、チャネル間の初期位相差が同じ条件で再現することを確認しています。
確認結果は、使用した周波数・クロック設定・LO接続などの条件に限ります。B210の1台内の結果を複数台構成へ、受信側の結果を送信側へ、そのまま適用することはできません。連続動作中の位相ドリフトは未評価です。
収録したIQデータの位相差を補正する処理は、お客様の解析環境で行います。