ソフトウェア無線による GNSS 信号シミュレータの開発 GNSS Signal Simulation using Software Defined Radio Platform 海老沼拓史 Takuji Ebinuma 中部大学電子情報工学科 Electronics and Information Engineering, Chubu University 1．はじめに近年，GNSS 受信機は，オープンスカイだけではなく，マルチパスの多い市街地など，さまざまな信号環境で利用されている．このような信号環境における受信信号を模擬するツールとして，GNSS 信号シミュレータがある．しかし，このようなシミュレータは，一般に受信機メーカ向けの試験機器として製造販売されており，大学などにおける研究開発のためのツールとしては高価である．一方，スマートフォンを始めとする移動体無線通信機器の急速な普及により，ベースバンド信号の処理をすべてソフトウェアで実行するソフトウェア無線（SDR: Software Defined Radio）の開発プラットフォームが安価に入手できるようになった．本研究では，このような SDR プラットフォームを活用し，安価で自由度の高い GNSS 信号シミュレータの開発を試みた．ンテナポートに同軸ケーブルで接続し，受信実験を行った．動作確認用の GNSS 受信機としては，ublox 社の LEA-6T を使用している．実験のセットアップを図 1 に，受信結果を図 2 に示す．各衛星の擬似距離に応じた伝搬損失による信号の減衰を考慮していないために，すべての受信信号が同じ信号強度を示しているが，航法メッセージも問題なく復調され，3D 測位が実施されることが確認された． 2．ベースバンド信号の生成 SDR プラットフォームの送信機部は，デジタル化された zero-IF の Quadrature 信号をベースバンド信号として PC から受け取り，それを所望の中心周波数にアップコンバートし，RF 信号として送信する．ある GNSS 衛星から受信したベースバンド信号は，一般に次式で記述することができる．図 1: bladeRF による GNSS 信号シミュレーション = √2 − − exp 2஽ + ここで，は拡散コード，は航法メッセージである．は擬似距離に相当する時間遅延であり，஽ はレンジレートに相当する中心周波数からの周波数オフセットである．今回の試作では，サンプリング時刻ごとに，すべての可視衛星の擬似距離およびレンジレートを求め，上式より個々のベースバンド信号の値を算出している．その後，これらのベースバンド信号を足し合わせることで，その時刻における受信信号を模擬している． 3．GNSS 信号の生成と受信数値的に生成されたベースバンド信号は，USB 3.0 や Gigabit Ethernet などの高速シリアルインターフェイスを経由して PC から SDR プラットフォームに転送される．今回の実験では，SDR プラットフォームとして nuand 社の bladeRF を用いた．bladeRF は 28MHz の帯域を持つ full duplex の SDR プラットフォームであり， 300MHz から 3.8GHz の周波数帯をカバーしている．最終的に RF 信号として送信される GNSS 信号の動作を確認するために，市販の GNSS 受信機を bladeRF の送信ア図 2: LEA-6T による受信結果 4．まとめ SDR による GNSS 信号のシミュレーションは，数値的にベースバンド信号を生成するために，数式モデルさえ構築できれば，どのような受信信号であっても模擬できる自由度がある．しかし，サンプリング時刻ごとの擬似距離の算出など，計算負荷が非常に高いことが問題となる．マルチスレッドや GPGPU などの並列化による高速化およびリアルタイム処理が，今後の課題である．