こんにちは、ドルフィンシステムの笹生です。
連日猛暑が続いております。温暖化ももちろんあるのでしょうけど、地球の地軸のブレが加速しているという話もあったり、太陽が最近かなり活発だったり、いろんな要因で猛暑になっているという事なんでしょうかね。。。
今回は「ドルフィンシステム開発事例 (7) 2014年 : WLAN DFS 用レーダー検知方法の研究」についてご紹介させていただけたらと思います。
無線LAN（WLAN）技術の 5GHz帯は、軍事用途や気象レーダーなど、重要なレーダーシステムと共有されています。そのため、WLANデバイスを屋外で使用する場合はレーダー信号を検出し、干渉を避けるためにチャネルを変更するDFS（Dynamic Frequency Selection）機能を持つことが義務付けられています。
DFS機能の重要性が高まる中、実際にDFSが正常に動作しているかを確認する手段が求められていました。特に、レーダー信号がWLANデバイスに正しく認識されているかをリアルタイムで解析することが必要でした。
レーダー信号をリアルタイムに解析し、DFSの正常動作を確認する信号処理装置の開発事例を紹介します。
（ちなみにトップの画像は AI (DALL-E3) が生成した「WLAN DFS 用レーダー検知方法の研究」のイメージだそうです。意外とそれっぽい雰囲気ですが、今回ブログ記事のたたき台を ChatGPT 4o で生成してみたので、その内容がメモリに残っていて PXIe-5644 とかの表記をしているようです。）
WLAN DFS 用レーダー検知方法の研究
解決しようとした課題
DFS機能の実現のためには、以下の課題が存在しました：
- レーダー信号の高速かつ正確な検出：レーダー信号は非常に短時間で発生するため、取りこぼしが無いようにリアルタイムでの解析が求められます。
- 高信頼性の信号認識：誤認識を防ぐため、正確な信号処理アルゴリズムが必要です。
使用した技術や手法
このプロジェクトでは、FPGA（Field Programmable Gate Array）を活用しました。FPGAは、ハードウェアレベルでの並列処理が可能であり、リアルタイム性が求められる信号処理に適しています。また、開発環境としてLabVIEWを使用し、FPGA 搭載の RFハードウェアとして PXIe-5644 を採用しました。具体的には、以下の技術を使用しました：
- レーダー信号のリアルタイム解析：FPGA上でレーダー信号をリアルタイムかつ高速に解析し、即座にレーダの検出をします。
- 信号処理アルゴリズムの実装：ノイズに埋もれてしまうような弱いレーダでも検出できる、信頼性の高い信号認識アルゴリズムをFPGAに実装しました。
- LabVIEWを用いた開発：グラフィカルプログラミング環境であるLabVIEWを FPGA 開発にも用いることで、迅速な開発とデバッグを実現しました。
- PXIe-5644の活用：このRFハードウェアは、計測器精度の RF アナログフロントエンドとFPGAを搭載しており、精度の高い信号処理が可能です。
- レーダー信号の生成：テストのためのレーダー信号も生成し、システム全体の性能を評価しました。
開発の苦労と工夫
本プロジェクトの中で特に苦労したのは、開発を進めるにつれ、高速解析のためにPXIe-5644のFPGAの使用リソースが限界に達していき、コンパイル時間が非常に長くかかった点です。（下手な修正をすると一日かかったりもしました、、、）このため、一つの修正を行うにも慎重に修正箇所を特定する必要がありました。
FPGAの開発にはこうしたことがままあるのですが、本件も例にもれず、細心の注意を払いながら効率的に開発を進めることが求められました。
プロジェクトの成果とそのインパクト
この信号処理装置の開発により、DFS機能の正常動作をリアルタイムで確認できるようになりました。これにより、WLANデバイスがレーダーシステムと共存する際の信頼性が大幅に向上しました。さらに、この技術は他の周波数帯や応用分野にも展開可能であり、幅広い応用が期待されます。
まとめ
「本プロジェクトを通じて、我々は無線信号処理とFPGA技術の力を改めて実感しました。LabVIEWとPXIe-5644を活用することで、開発の効率性と信頼性を両立させることができました。これからも、さらなる技術革新に挑戦し、無線通信の未来を支えていきたいと考えています。」
↑これは AI が生成したまとめの文章そのままです。すごく壮大で困ってしまいますが、このプロジェクトに限らずいつもいただいているお仕事を通じて新たな知見を頂いております。
こうした過去の事例を振り返ってみると現在のドルフィンシステムはこうした経験を一つ一つ積み重ねてきたんだなぁと。これからも新しいことに積極的に取り組んで、お客様のやりたいことのお手伝いをさせていただければと思っています。
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