開発事例

ドルフィンシステムによるSDRの開発事例と一覧をご紹介します

MATLAB, GNU Radio, LabVIEW FPGAを用いて、USRPやPXIモジュール, BladeRF, HackRF One等のソフトウェア無線機を使用して開発しています。

無線通信システム構築

受注日概要開発環境・HW
2021海中で音波MIMOによるビデオ伝送環境の1Mbps環境構築。先行プロジェクトでは信号処理がソフトウェアで行っていたため、最大320kbps程度のデータレートであった。今回はFPGA処理などで1Mbpsを達成した。Vivado 2020.2
System Generator
客先提供オリジナル FPGA ボード
2019海中で音波MIMOによるビデオ伝送環境の構築。送信信号は客先が用意したMATLABスクリプトから出力し、LabVIEWがそれをUSRPにて送信する。また受信側でUSRPで受信しIQデータをMATLABに送信する。 CES 2020にて動態展示した。NI USRP-2954R
OctoClock
USBビデオカメラ
20185Gに向けた波形整形技術を適用する疑似LTE基地局・子機を開発。物理層ではNB-IoT等の複数モードを送受信し、上位層ではPCがやりとりしているTCP/IPをシームレスに送受信可能。最終的にはpingやブラウザでYoutubeの視聴が可能になった。NI USRP-2954R
FlexRIO
2018海中での無線伝搬環境を計測するための、無線信号送信装置としてUSRP N210を活用。客先作成の任意波形や正弦波を送信する。MIMO送信に対応。またPCが受信したIPパケットを無線信号として送信する。Ettus N210
2018自らが送信した干渉信号をキャンセルするアルゴリズムを実装したFull duplexの無線中継装置を開発。20MHz BWを双方向で中継可能。NI USRP-2954R
OctoClock
20175Gにおいて高密度で多数のユーザを収容しかつ低遅延で運用できるアルゴリズムを実証する通信システムを開発。NICTから「STABLE」という方式名でリリースされ、次世代通信方式として規格提案される予定。NI USRP-2954R
FlexRIO
20168台のUSRPをOctoClockで同期させて動作させる5G OAM伝送用試作プラットフォームの開発。受信側USRP8台、送信側USRP8台を使用。USRP制御部分、送信信号変調、受信信号復調部分をLabVIEWにて実装。NI USRP-2954R
OctoClock
20155Gシステムの伝送容量を検証するためのシステム。2台のRFアダプタ搭載のFlexRIOにてOFDM信号(802.11 ac)を送受信。最大 160MHz BW。 送信側は、事前にDRAMに書き込まれた送信信号をリアルタイムに連続送信。受信側は受信信号を間欠に取得し、EVMや、BER、転送レートを計算した。LabVIEW 2014
PXIe-8135
PXIe-1082
PXIe-7976R
NI 5792
NI 5793
2012普通のマイクとスピーカーを使用してデータ通信を行う送受信システムをLabVIEWで構築。後工程でスマートフォン移植を行うため、LabVIEWで実装したアルゴリズムをC++にも移植した。LabVIEW
2012NI LabVIEWとRFモジュールの活用で、マルチユーザMIMOの実証実験システムを構築。逆行列演算回路をFPGAで実装した。LabVIEW 2010
LabVIEW FPGA
FlexRIO

 

フェージングシミュレータ

受注日概要開発環境・HW
20206G(NTN)用多チャンネルフェージングシミュレータを開発-
2020大学向けにUSRP-RIOで動作するフェージングシミュレータ(2ch)を出荷した。NI USRP-2954R
Riviera IPコア
20185G向け新通信方式を定量的に評価するためにフェージングシミュレーターを活用。NI USRP-2954R
Riviera IPコア
2017今後利用が本格化するドローン。通常の飛行機や自動車などの移動体と違い、ドローンは複雑な動きをするため(直線的に移動しないため)伝搬環境を模擬する場合は3Dで行う必要がある。この3Dの伝搬環境評価をリアルタイムに行うフェージングシミュレータをUSRP-RIO上に実装した。一定の時間間隔でアンテナパターンをリアルタイムに更新することが可能。NI USRP-2954R
Riviera IPコア
2017車載の電装品評価を自動化するために利用。GPSシミュレータの電波にドップラーなどを付加する回路をFlexRIO上に実装。Riviera IP コア
FlexRIO
2016車載されるデジタルラジオ(FM)の品質評価システムに使用。走行している車が電波を受信するとドップラー効果が発生し、デジタルラジオ等の無線品質が劣化する。この状態をフェージングシミュレーターで模擬する事が出来、客先では定量的な評価環境を構築可能になった。ワンボックスフェージングシミュレータ Riviera
2014WLAN搭載家電製品を開発しているメーカーが、家電のWLAN性能評価を行うために使用。WLAN信号送信元と受信する家電の間にフェージングシミュレーターを介在させる。フェージングシミュレーターで劣化した通信状況を再現し、家電のロバスト性を評価した。ワンボックスフェージングシミュレータ Riviera

 

伝搬環境測定システム

受注日概要開発環境・HW
2023USRP-2945(最大80MHz BW, 4ch同時受信可能)を用いて4chそれぞれがLO同期したRF収録を行う。1chの入力に対し複数本のアンテナで受信することが出来るように、入力SMAとアンテナ間にRFスイッチを用意。指定したサンプル数毎にアンテナを切り替えて収録した。LabVIEW 2022
LabVIEW FPGA
NI USRP-2945
USB-1SP16T-83H
2023無線信号処理のオープンソース開発環境「GNU Radio」上で動作する水中音響通信に関するプログラムブロック(フェージングシミュレーション)を作成。水中における伝搬環境測定システムを構築。GNU Radio
2022指定したIQデータをRF信号として送信し、同一クロックで同期している受信ポートで受信を行う。受信は送信と同期しているためサンプリングのズレがない。 送信信号は、動作開始前にFPGA上のDRAMに書き込み、それを繰り返し連続送信を行う。受信信号はIQデータをTCP/IPで転送するが、間欠的にストレージに保存も可能。 最大サンプリングレートは送受信共に130MS\s。PXIe-7975
NI-5791
PXIe-8861
2021OctoClockで同期した8台のUSRPを使用し合計16アンテナを利用したMIMOシステム。受信した信号に重み付け処理とMATLABで任意の信号処理を行い、受信したUSRPから信号を送信する。NI USRP-2954R
20211台のUSRP-RIOからWLAN Toolkitを用いてWLAN信号を送信し、1台のUSRP-RIOで受信した信号をWLAN Toolkitを用いて復調し、BERやEVM測定を行う。NI USRP-2954R
2020イプシロンロケットのハイトパターン計測を行うために、小型RFキャプチャ装置をドローンに搭載しRTKGPS対応の高精度位置計測を行いながらRSSI計測を行った。内之浦。Ettus USRP B200mini
ラズパイ4
2018新しい周波数共用技術を開発するためのセンシング装置をUSRPーRIOおよびB210にて構築した。事前に定義された周波数帯の電波を収録し、チャネルパワー計測や復調などを行い、どの周波数帯でどの規格の信号で通信されているか計測する装置。防災無線やFPU等に対応。(STD-T61, T79, T80, T85, T116, B57, B71)NI USRP-2954R
Ettus B210
2014ミリ波帯(30GHz) 電波伝搬特性の計測する装置。片方からLTEもしくはWLAN信号を送信し、もう片方で受信しEVMやBERを計測する。VSTはミリ波に対応していないため、新規開発したミリ波アップコン・ダウンコンモジュールをVSTに接続した。PXIe-5644R
LTE解析ツールキット
WLAN解析ツールキット
2007無線伝搬を計測し伝搬モデルを作成する装置 "サウンダ" のリアルタイム信号処理部分を実装。通信方式はOFDM。客先独自ハードウェア上にFPGAを実装した

 

RF受信観測システム

受注日概要開発環境・HW
2023GNU Radioによる受信システム(受信フィードバックループ)を実装済みであったが、希望する動作スピードが達成できていなかった。ヒアリングの結果マルチスレッド化すること等で目標達成出来ることが判明。そのようにLabVIEWに移植を行った。LabVIEW
GNU Radio
USRP B210
シリアルポート
2022量子アニーリングマシン上でデコードを行うシステム。基地局部は、複数のUEから送信信号を無線スロット単位で同期して受信しベースバンド波形を取得。同時にFPGA上でトレーニング信号を用いて通信路応答を計測。ベースバンド波形と通信路応答を量子アニーリングマシン上でデコードを行いTurboデコーダーとの性能比較を行う。LabVIEW 2022
Python 3.9
NI USRP-2954R
量子アニーリングマシン
2022水星磁気圏探査機(MMO)のセマフォ通信を受信するための受信機を選定するにあたり、選定候補機材を受信部(美笹深宇宙探査用地上局)に接続し受信部のノイズレベルを調査する。USRP N210
BasicRx
BasicTx
2022水星磁気圏探査機(MMO)セマフォ受信システムを実装するための検討Ettus N210
BasicTx
BasicRx
2021MATLABで開発されたアルゴリズムをMATLAB Corderを使用しC++に変換。C++でビルドしたUHD対応アプリを動かす。Rapsberry Pi4
Ettus B200 mini
2021TwinRXを搭載したEttus USRP X300を用いて4ch位相同期したIQデータを収録する。収録は、GNU Radioを使用し最大20MHz 4ch収録をする。Ettus USRP X310
TwinRx
2020MATLABで開発されたアルゴリズムをC++に変換し、GNURadio上で動かす。USRP以外にもHackRF One, BladeRFとラズパイで動かすことで実験環境の低価格化を実現した。Ettus B200 mini
2020USRPを使用して、WiFiのOFDM信号のRSSI計測を行いロギングおよび結果をUDPで送信する。NI USRP B200
2020USRPを使用して、WiFiのOFDM信号のRSSI計測を行いFPGAボードに送信する。FPGA内では、お客さまが開発したFPGA(VHDL)をLabVIEW FPGAのCLIPノードで埋め込んだ分担開発を行った。NI USRP-2954R
2020USRPを使用して、FPUのOFDM信号のRSSI計測や解析を行いロギングする。解析はMATLABスクリプトから変換したC++プログラムで行った。NI USRP B200mini
2019USRP-RIO2台から100MHz BWの信号をPXIe-8880に連続収録。そして収録したデータを、別のワークステーションPCに接続したUSRP-RIOから100MHz BWで連続送信する。収録時にはキャリブレーションを行うことで各受信チャネルの位相同期を合わせている。NI USRP-2954R
2019USRPを使用して、LTEやFPU等のOFDM信号のRSSI計測を行いロギングする。NI USRP-2932
2019FPGAにて無線LANのプリアンブルを高精度に検出後、L-SIG解析を行った結果を通知する測定機をUSRP-RIOにて構築した。2台納品。NI USRP-2954R
2019機器に組み込む形でスタンドアロン動作する干渉キャンセラをE310及びE320で構築できるかフィージビリティースタディーを行った。結果としてFPGA実装は困難を極め、ソフトウェア実装で行った。GNU Radio
Ettus E310
E320
2017客先で開発しているWLAN送受信ICの検証評価用環境を構築した。客先のICはFPGAで開発されており、実環境に近いシミュレーションを行いたいという要望があった。客先のFPGAデザインをUSRP-RIO内のFPGAに実装し、USRPが受信した信号をそのままFPGAデザインに入力することで、実環境に近いシミュレーションを行う環境を構築した。NI USRP-2954R
2016複数の受信アンテナを配置し、それらから同時に受信を行う事で受信時間の差が計算することが出来、電波送信元の位置を推定することが可能になる(GPSと同じ原理)。このソフトウェアを開発した。位置推定を行うアルゴリズム部分は客先でMATLABにて開発していたため、本ソフトウェアではMATLABスクリプトノードを使用し、客先がMATLABスクリプトを随時更新できるようにした。NI USRP-2943R
2016複数のUSRP-RIOを使用して周辺環境が使用しているWLAN周波数帯を識別するシステムを構築。-
2015先行プロジェクトで開発したテレメトリ復調ソフトウェアをFPGAに移植。リアルタイムのロケット用テレメトリ受信機が完成。その結果、既存の受信局と同等かそれ以上の性能を持つ小型テレメータ受信局が完成した。NI USRP-2954R
2014WLANにおけるレーダーの干渉を回避するDFS機能が正常動作しているか確認する手段が求められた。レーダー信号をリアルタイムに解析してDFSを確認する信号処理装置を開発した。FPGAにてレーダー信号を認識する。LabVIEW
LabVIEW FPGA
PXIe-5644R
2008受信信号を復調せずに電波の種別を識別するアルゴリズムをFPGAにて実装。市販のFPGAボードなどを組み合わせて構成した。市販FPGAボードADコンバータ
VHDL
C#

 

RF収録再生

受注日概要開発環境・HW
2021H3ロケットプロジェクトにて、ドルフィンシステム製RF収録再生アプリとソフトウェア無線機によるRF収録再生を行う。RF収録再生アプリ
NI USRP-2954R
2021ドルフィンシステム製RF収録再生アプリを使用し、4台のUSRPで120MHz BWを連続収録する。基本機能でサポートしていない次の機能を追加。1台のUSRP出力ポートからCWを送信し、外付けアップコンバーター用のLOとして使用している。RF収録再生アプリ
LabVIEW 2018
NI USRP-2954R
PXIe-8881
PXIe-8267
PXIe-1092
2021ドルフィンシステム製RF収録再生アプリを使用し車載してDSRCに対しての妨害電波をレコーディングするシステム。最大120MHz BWを長時間収録する。RF収録再生アプリ
LabVIEW 2018
NI USRP-2954R
2019ドルフィンシステムの標準品「RFキャプチャ&プレイバックシステム」とLF965シグナルメーターを使用し新4K8K衛星放送の受信レベルをトリガとして収録できるシステムを構築した。LabVIEW 2015
NI USRP-2954R
2019FTS信号伝送システムの実機検証用システムを構築。同期した2台のUSRP-RIOの1台から信号を送信し、もう一台で収録するシステム。LabVIEW
NI USRP-2954R 2台
OctoClock-G
2018ドルフィンシステムの標準品「RFキャプチャ&プレイバックシステム」をNI USRP-2954Rと使用し、新4K8K衛星放送の試験に使用LabVIEW 2015
NI USRP-2954R
2018アンリツの分散型リモートスペクトラムモニタ MS27101A用の制御ソフトウェアを開発。指定した周波数帯と帯域幅でIQデータを取得し、保存。またスペクトラム表示などを行った。LabVIEW 2015
Anritsu MS27101A
2017H3ロケット追尾局でRF信号を収録するシステムを構築。遠隔地にある追尾局に作業員が出向いて収録を行うのではなく、センターからリモート制御で収録および再生を出来るソフトウェアを開発した。LabVIEW 2015
NI-USRP
NI USRP-2954R
2017ドルフィンシステム製RF収録再生アプリを射場でのRF収録再生に使用するために購入して頂いた。-
2016無人機に搭載可能なRF収録装置。重量約1kgと小型でバッテリーで駆動する。Loraに対応した通信モジュールを搭載し、地上から制御・状態の監視が出来る。20MHz BWを数時間連続収録可能。Ubuntu 16.04
UHD 3.x
C++
Ettus B200mini
2016ドルフィンシステム製RF収録再生アプリを射場でのRF収録再生に使用するために購入して頂いた。-
2016160MHz BW 2chの広帯域RF信号を収録・再生する装置を、VSTで作成した。 180M BW 2chを連続して50分(3000秒)に渡り保存、160M BW 2chを連続して50分(3000秒)に渡り再生することができた。LabVIEW
PXIe-1085
PXIe-5646R 2台
NI HDD-8261(RAID)
2016FlexRIO+RFFAMでRF信号(IQ)を収録する装置を開発した。LabVIEW
PXIeー8880
PXIe-7975R
NI-5791
2012IEEE802.15.4g (現在審議中ドラフト最終版のZigBee のスマートグリッド対応版:SUN)という規格の特性を評価したい。そのために信号収録する装置を、VSTで作成した。解析内容は、物理層のみの解析でコンスタレーション、EVM、復調してBER も。LabVIEW
PXIe-5665
HDD-8342

 

SDR開発環境構築支援

受注年詳細情報開発環境・HW
2022オープンソースV2Xコミュニケーションのテストベッド環境であるV2VerifierをLinux上で構築しセットアップドキュメント作成した。V2Verifier開発側からセットアップドキュメントはいくつか提供されているもののLinuxディストリビューションのバージョンやソースコードバージョンが明記されていないなど、整合性が取れていない状況。このため客先では環境構築に時間がかかる事が予想され、弊社に依頼。PCやUSRP、GPSシミュレータなどの必要機材を弊社で用意しセットアップを行い、その過程をドキュメントにまとめた。客先ではこのドキュメントを元に自社で環境を構築。Linux PC 2台
USRP B200
USRP X310
BladeRF(GPSシミュレータとして)

 

RFを使ったデバイス評価システム

受注日概要開発環境・HW
2021デバイス評価用のテスト信号を送出するシステムをUSRPとGNU Radioで試作。テスト信号を生成するアプリはMATLABで開発。信号送信部分はGNU Radioの独自ブロックを開発し、低負荷で連続送信できるようにした。Ubuntu 18.04
GNU Radio 3.7.11
USRP X310
UBX
2018DUT(無線IC)評価の自動化をVSTで実現。VSTからRF信号をDUTに送信し、DUTからの結果をVSTのDIOから取得する。DIO制御等はVST上のFPGAで実現。LabVIEW 2015
LabVIEW FPGA
NI USRP-5644R
2016先行プロジェクトでは920MHzを用いたRFタグの評価装置をソフトウェアで実装したが、本プロジェクトではFPGAで実装した。受信信号を相関処理などをリアルタイムに実行する。LabVIEW 2015
LabVIEW FPGA
NI USRP-2942R
2015920MHzを用いたRFタグ(試作品)の評価装置。USRPでスイープした信号を送信し、同時にRFタグにあたって跳ね返った来た信号を収録し、収録データを評価する。LabVIEW
NI-USRP
NI USRP-2922

 

レーダー

受注年詳細情報開発環境・HW
2014スイープした信号を送信し跳ね返って来た信号を受信するレーダー装置。市販FPGAボードADコンバータ
2008FMCW信号を送信し跳ね返って来た信号を受信するレーダー装置。ゲリラ豪雨観測用。市販FPGAボードAD/DAコンバータ

 

その他開発

受注日概要開発環境・HW
2022V2X向け車載機器の干渉信号(WiFi6 スペクトラムエミッションマスク)を生成した。干渉信号はバイナリデータで作成し、市販のSGで読込、出力する。SMW200A/B131B13XT
B9
K515
K52
2021突然無線通信に詳しくないエンジニアが開発業務を担当することになり、その相談役を行う。メール及び電話でのサポートを実施。-
2021V2X向け車載機器の干渉信号(スペクトラムエミッションマスク)を生成した。干渉信号はバイナリデータで作成し、市販のSGで読込、出力する。SMW200A/B9B13XT
B1031
B709
K1
2017DAQから取得したデータを信号処理しているが処理時間が長く規定時間以内に間に合わない。最適な設計と実装、テスト方法をコーチング。客先では自社でLabVIEW開発を進めていたがDAQから取得したデータ並列処理について知見がなく弊社に依頼。-
2017サンプリングしたデータに対しドップラー効果を付与するコードを作成し提供。客先では自社でLabVIEW開発を進めていたがドップラー効果の実装手段について知見がなく弊社に依頼。-
2010FPGAとマイコンで構成されたGPS受信回路を準天頂衛星に対応させる作業を実施。FPGA、C言語のソースコードを解析し、既存の受信回路の動作を把握。その後準天頂衛星に対応させるために設計および、Viterbi複合回路を実装した。客先独自ハードウェア上にFPGAを実装した
2008市販のDAコンバーターとFPGAボードを組み合わせて任意波形発生装置を作成した。市販FPGAボードDAコンバータ
20084ch同時収録スペクトラムアナライザのリアルタイム制御部分と、制御ソフトウェア、IQデータ収録部分をFPGAおよびC#にて実装。客先独自ハードウェア上にFPGAを実装した
2007リコンフィギュラブルプロセッサの開発試作のフィージビリティースタディー。信号処理プロセッサなどの試作設計を行った。-

 

執筆

受注日概要開発環境・HW
2023MATLAB+ラズパイ+SDRで作るGNU Radio独自ブロックMATLAB Coder実践テクニック MATLABで実装した信号処理アルゴリズムをMATLAB CoderでC++ソースコードに変換し、それをGNU Radioで独自ブロックに実装するテクニックを紹介。トラブルを未然に防ぐ変換方法やmファイル実装などを紹介。ラズパイ4
RTL-SDR
2014[特集]実ハードウェアや仮想USRPを使ってディジタル変復調を学ぶLabVIEWとUSRPで体験するSDR-
2013[技術解説]移動体通信における電波伝搬環境を再現するしくみとLabVIEWによる可視化ツールチャネル・エミュレータの動作原理とフェージングの理解-