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IoT/M2Mを支える最新ワイヤレス技術

[第7回]IoT通信モジュールのOTA評価

櫻井 正則=マイクロウェーブファクトリー 2015/10/21 ITpro

 携帯電話の普及が進み、1人で複数台の端末を所有しているユーザーが増えています。特にスマートフォンと従来型携帯電話、タブレットなどを保有しているユーザーも少なくありません。近年、スマートメーターやドライブレコーダーなどに通信機能が搭載され、人と人のインターネットだけでなく、モノとモノがインターネットにつながるIoT/M2M(Internet of Things/Machine to Machine)のデバイスも普及し始めました。

 第3世代携帯電話(3G)が発売された頃は、無線(RF:Radio Frequency)回路はディスクリート(単体の部品)で設計されていましたが、近年、3G/LTE(Long Term Evolution)モジュールが発売され、従来よりRF設計が容易になり、その結果、様々な端末に3G/LTEモジュールが搭載されつつあります。

 一方で、3G/LTEモジュールに対応したアンテナも開発されていますが、実際のきょう体に実装したアンテナ設計ではないため、意図したアンテナ性能が確保されず、開発の後工程で問題となり、改善に膨大な費用と時間を要します。特に3G/LTEモジュールが搭載される場合、携帯電話事業者などから、厳しいアンテナ性能要求があり、小型かつ高性能なアンテナ開発が必要です。

 端末のRF性能を決める要素として、最も重要ものの1つはアンテナ性能です。一般的にはアンテナ性能を評価するために、電波暗室が用いられます[参考文献1]。アンテナ端に同軸ケーブルを設置した端末を電波暗室内に配置し、ネットワークアナライザーなどからアンテナに給電し、アンテナの放射効率・放射パターンを測定します。このような測定を「パッシブ測定」と呼びます。この方法では給電用の同軸ケーブルに漏洩電流が生じたり、同軸ケーブルの影響によりアンテナの指向性に影響を与えたりするという問題が知られています。

 この問題点を解決するために、同軸ケーブルを用いず、光ファイバーを用いた方法が検討されています。この方法では、漏洩電流の問題や同軸ケーブルの影響の問題は低減され、大幅に精度向上がなされるものの、端末に改造を施す必要があります。また、端末のRF性能を高精度に評価するには、さらなる工夫が必要になっています。

 こうしたパッシブ測定の問題を解決するために、端末と疑似基地局(基地局シミュレーター)の間で実際に呼接続を行い、その状態でRF性能を評価する方法が検討されています。この方法を「アクティブ測定」と呼ばれます。この方法は、携帯電話関連の標準化団体である3GPP(3rd Generation Partnership Project)やCTIA(Cellular telephone Industries Association)で議論され、端末のRF性能を評価する国際標準な測定方法となっています。

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