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日本NI、さまざまな無線規格を1台でテストできる万能テスターを開発

日本ナショナルインスツルメンツ(NI)が、PXIベースのワイヤレス機器のテスターWTS(Wireless Test System)を発表した(図1)。この汎用測定器を使えば、スマートフォンやIoT、無線チップなどの無線デバイスなどの性能・機能のテストが簡単になる。

図1 National Instrumentsが開発した汎用のワイヤレス通信テスター 出典:National Instruments

図1 National Instrumentsが開発した汎用のワイヤレス通信テスター 出典:National Instruments


NIはこれまで、ワイヤレス通信機器や半導体をテストするためのVST(ベクトル信号トランシーバ)をリリースしてきた(参考資料1)。最大6GHzの周波数範囲を持ち、最大の帯域幅200MHzを持った信号発生器と信号アナライザを備えている。これはワイヤレス機器やRF半導体チップ開発・試作には向いているが、多数のチップや機器をテストするには向いていない。

WTSでは、PXIシャーシ(筐体)に測定モジュールを挿入する構造を持ち、制御するためのPXIコントローラも搭載している。このシャーシにはVSTモジュールを2台搭載でき、しかも制御と演算用に最新のプロセッサモジュールボードも搭載できる。このプロセッサボードにはIntelのCore i7をCPUとして使っている。測定用の端子を8個用意しているため最大8個のチップを測定できる。

ワイヤレス通信の規格は絶えず進化を遂げてきた。モバイルネットワークは、アナログ電話から第2世代のデジタル電話、第3世代のデジタルCDMA電話、そして第4世代のLTE電話(世界中でNTTドコモだけが3.9世代と呼んでいる)、次に来るのは第5世代(5G)電話だ。無線LANのWi-Fiもデータレートの遅かった802.11bから11a、11g、11n、11ac、クルマ間通信の11pとやってきて、これから11adさらには11axと進化は続く。Bluetoothも1.0から2.0などから4.1、さらにはこれをベースにBluetooth LE (Low Energy)あるいはBluetooth Smartといった規格へと発展してきた。今後IoT時代をにらみ、アドホックなメッシュネットワークに対応できるBluetooth Meshの規格も策定中だ。しかも、これらの規格は共存することが多い(図2)。


図2 ワイヤレス規格はますます多様に 出典:National Instruments

図2 ワイヤレス規格はますます多様に 出典:National Instruments


無線技術は、大きく分けてRF回路とモデムのベースバンド回路がある。RFは高周波信号を増幅しキャリア周波数から信号部分を取り出すために、周波数そのものや帯域に大きく関係する。ベースバンド回路では変調された信号を復調するが、復調アルゴリズムに依存する。全ての周波数や変復調アルゴリズムに対応するとなると、測定器がいくらあっても賄いきれない。コストも増加する。

そこで、測定周波数やモデム検証テストがいろいろ違っても対応できるモジュール方式のプラットフォームが必要になってくる。それがPXIベースのワイヤレスチップや機器用の測定器である。測定パラメータなどは、NIが開発してきたLabVIEWやTestStandで設定し新回路を設計・検証できる上に、新しいハードウエア回路を構成したい場合には内蔵のFPGAをプログラムし直せばよい。こういったフレキシブルなワイヤレス測定器が今回のWSTである。

BluetoothやWi-Fi、モバイルネットワーク、GPSなどさまざまな無線用半導体チップのテストには、ソフトウエアでテストパラメータや順序などをソフトウエアで開発し、チップの高周波特性やモデムのコンスタレーション特性などをPXIで実際に測定する。計測時間は従来の測定器をさほど変わらないが、測定項目を設定・変更したり、測定データを解析しデータ処理したりする時間を短縮できる。

加えて量産用チップでは、このPXIシャーシを半導体テストベッドSTS(参考資料2)に内蔵しているため、そのままワイヤレステストが可能になる。


参考資料
1. NIがワイヤレス分野に本格参入、ハンドヘルドの802.11ac測定器を開発 (2012/08/09)
2. フレキシブルに進化するテスターで半導体業界に参入する日本NI (2014/10/29)

(2015/06/17)

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