ソフトウェア無線

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』
移動: 案内検索

ソフトウェア無線(Software-defined radio)とは、電子回路ハードウェア)に変更を加えることなく、制御ソフトウェアを変更することによって、無線通信方式を切り替えることが可能な無線通信、又はその技術。一般的には、広い周波数範囲において多くの変調方式が可能となるよう、ソフトウェアが、なるべく汎用性の高いプログラム可能なハードウェアを制御するものとして考えられている。

ソフトウェア無線は、汎用コンピュータその他の電子機器が、相当数の信号処理を行うことで実現される。ソフトウェア無線についての研究は、新しいソフトウェアを動作させるだけで、新しい無線通信方式を実現するような無線機器を作り出すことを目標にしている。

ソフトウェア無線は、特に軍事及び携帯電話の用途に非常に役立つものと考えられている。両者は、いずれも常に変化する無線通信方式の元で動作することが求められている。

ソフトウェア無線のハードウェアは、特徴的にはスーパー・ヘテロダイン方式の無線周波数部と、アナログ-デジタル変換回路及びデジタル-アナログ変換回路により構成される。他方で、現在のソフトウェア無線の中には、ごく簡単な無線モデムとして動作するために使用されているものもある。

将来的には、無線通信の世界において、ソフトウェア無線が支配的な技術になるだろうと見る向きもある。ソフトウェア無線は、コグニティブ無線を可能にするものである。

概要[編集]

周波数変調方式をはじめとする無線通信方式が多様化し、多くの無線通信機器が混在する今日においては、複数の無線通信方式に対応する無線通信機器は非常に実用的である。実際に、複数の無線通信方式に対応したマルチモード端末が登場している。

無線通信の実用化以来、多くの機能はハードウェアにより実現されてきたが、ハードウェアによりそうした機能を実現するためには、その無線通信方式と同じ数の電子回路が必要になり、小型化やコストの点で困難な場合も少なくなかった。

しかし、従来のハードウェアに代わってソフトウェアによってさまざまな無線通信方式を実現できるならば、面倒な作業をすることなく、簡単に新たな機能を追加したり、機能を変更することができるという利点がある。

このため、従来は全てハードウェアにより実現していた無線通信機器の機能の一部を、ソフトウェアに置き換えたソフトウェア無線や、そのための技術の開発が行われている。

既に、携帯電話無線LAN等では、例えば電気通信事業者毎に異なる周波数のような特性までハードウェアで作りこむことはしないで、わざと自由度を残しておき、製造工程の最終段階で書き込むソフトウェアによってそれらを定義するということが行われているが、これも初歩的なソフトウェア無線であると考えられる。

動向[編集]

SDR で構成されたアマチュア無線室
ペルセウス(アマチュア向けの短波受信機)
SoftRock RXTX Ensemble(アマチュア向けのSDRトランシーバーキット)

国際動向[編集]

米国では、1990年代から、SPEAKEasyと呼ばれるシステム開発を皮切りに、軍用の各種通信機器と相互に通信を行うための研究開発等、軍事利用のための積極的な研究開発が行われている。最近ではGSM方式の携帯電話用基地局まで実用化が進みつつある。

しかし、研究開発の進展とは裏腹に、連邦通信委員会では2001年9月からソフトウェア無線のための基準認証の方式を設けているが、その実績は現在(2007年1月)までに35件にとどまっている。

国内動向[編集]

NECが製品開発を進めており、自衛隊で野外通信システムとして[1]、また小田急線[2]などに導入されている。

アマチュア無線[編集]

アマチュア用のハードウェアは幅広く、Zeus ZS-1[3][4] や Flex Radio [5]といった高性能なトランシーバの他に、SoftRock SDR [6]、Genesis SDR [7] などの自作派向けのキットがある。受信のみを目的とした FiFi SDR[8](短波受信)、 Quadrus coherent multi-channel SDR receiver[9](短波・VU受信)なども市販されている。

Realtek RTL2832U [10][11] や Elonics E4000 、Rafael Micro R820T,[12] など低価格の地上デジタル放送受信用 DVB-T USB ドングルを広帯域 SDR 受信機として使用する試みがなされている。graves radar の信号を利用したペルセウス座流星群の観測などが行われている。[13]

WebSDR[14]Pieter-Tjerk de Boer によって始まったプロジェクトで、ブラウザから世界各地に設置した短波帯域を受信できる SDR へのアクセスを提供するものである。近年、これらのシステムを使い Chirp Transmitter の信号解析を行った。[15]

電波法上の取扱い[編集]

電波法では、ソフトウェアの書き換えによって無線通信方式が変化する場合、ハードウェアを変更する場合と同様の結果が得られることから、無線設備に変更の工事を加えたとみなされることになるため、(発射する電波が微弱であって無線局免許を要しないとされる場合を除いて)引き続き使用することはできない。

このため、主として関係する学会を中心として、特に本格的なソフトウェア無線の実用化を念頭に、ソフトウェアを書き換えた場合でも引き続き使用することができるような法整備を望むとの声もあるが、他方、無線通信の混信を防止するための確実な手段を講じることができない等の理由から、実際に無線通信を使用する側からは異論が出されている。

ちなみに、2005年に日本の無線LANのチャンネルが改められた際に、主として消費者保護の観点から、特別に試験的なソフトウェアの書き換えによるチャンネル変更が認められている。

出典[編集]

  1. ^ 自衛隊が「ソフトウェア無線機」を公開---NECが開発し、3.11でも活躍 RBB TODAY 2013年11月21日
  2. ^ NEC、小田急電鉄にソフトウェア無線による新列車無線システムを納入開始 インターネットコム 2013年2月13日
  3. ^ ZS-1 Project http://zs-1.ru
  4. ^ ZS-1 Zeus Transceiver http://www.radioaficion.com/HamNews/articles/9483-zeus-zs-1-sdr-transceiver.html
  5. ^ Flex Radio SDR Transceiver http://www.flex-radio.com/
  6. ^ SoftRock SDR キット http://wb5rvz.com/sdr/
  7. ^ Genesis SDR キット http://www.genesisradio.com.au/
  8. ^ FiFi SDR Receiver http://o28.sischa.net/fifisdr/trac
  9. ^ Quadrus coherenet multi-channel SDR receiver http://spectrafold.com/quadrus
  10. ^ Using DVB USB Stick as SDR Receiver http://sdr.osmocom.org/trac/wiki/rtl-sdr
  11. ^ RTL-SDR Blog http://www.rtl-sdr.com
  12. ^ Support for the Rafael Micro R820T tuner in Cocoa Radio http://www.alternet.us.com/?p=1814
  13. ^ Perseids shower using graves radar”. EB3FRN. 20141231閲覧。
  14. ^ WebSDR http://websdr.org
  15. ^ Chirp Signals analyzed using SDR http://websdr.ewi.utwente.nl:8901/chirps/

外部リンク[編集]