NFC

無線通信測定に関する翻訳で、NFCという言葉がよく出てくる(例えば、Keysight E6640A EXMワイヤレス・テスト・セットのp3)。NFCは、Near Field Communication(近距離無線通信)の略である。

NFCは、13.56MHzの周波数帯の電波を利用して、10cm程度の至近距離で通信を行なう近距離無線通信である。JR東日本のSuicaや電子マネーEdyなどに採用されているソニーの開発した非接触ICカード技術(FeiCa)と、欧米の交通系カード、電子マネーなどに採用されているフィリップス社(現NXP Semiconductors)が開発したMIFAREという非接触ICカード技術を元にして、2003年12月にISO/IEC 18092として国際標準規格として制定された。ISO/IEC 18092(NFC IP(Interface Protocol)-1)には、MIFARE(ISO/IEC 14443 Type A)とFeiCaが含まれていたが、その後、ISO/IEC 14443 Type B(住民基本台帳カードや運転免許証に採用されている)とICタグの規格(ISO/IEC 15693)を加えたISO/IEC 21481(NFC IP-2)が2005年1月に制定された。

NFCには、カードエミュレーション機能(クレジットカードや電子決済カードのエミュレーションを行なう機能)、Peer-to-Peer(P2P)機能(端末同士がデータの送受信を行って認証やデータ交換を行なう機能)、リーダ/ライタ機能(NFCタグが内蔵された機器や商品からその情報を読み書きする機能)が規定されている。

NFCの測定については、以下を参照。

株式会社トッパンTDKレーベルのホームページ > NFCってナニ?

HARQ

デジタル無線通信測定に関する翻訳に、HARQという言葉がよく出てくる(例えば、LTE/LTE-Advanced FDD/TDD用Signal Studioのp1)。HARQは、Hybrid ARQ(Automatic Repeat reQuest)の略で、「ハイブリット自動再送要求」と訳されることもある。

デジタル信号伝送システムでは、ノイズや外乱によりデジタル信号に誤りが生じやすいので誤り訂正方式の導入が不可欠である(音楽CDにも読み取りエラー訂正用の誤り訂正方式(リードソロモン符号の付加)が導入されていることはよく知られている)。デジタル無線通信は、ケーブルではなく電波を用いて空間を伝送路として使用するので、信号強度が弱く、他の電波との干渉やノイズの影響を受けやく、デジタル信号に誤りが発生しやすい。

このようにデジタル信号に誤りが生じた場合に、それを訂正して元に戻す誤り訂正方式として、FFC(Forward Error Correction、前方誤り訂正)方式とARQ(Automatic Repeat reQuest、自動再送要求)方式がある。

FFC(前方誤り訂正)方式は、送信データに誤り訂正用の情報を付加して送り、受信側でその情報に基づいて誤りの検出/訂正を行なう方式である。FFC方式は、ブロック符号方式と畳み込み符号方式に分けられる。ブロック符号方式は、送信データをブロックに分けて、各ブロックに誤り検出/訂正用符号を付加して、各ブロック毎に誤りを訂正する。畳み込み符号方式は、連続する情報ビットの過去の数ビットを用いて現時点の符号化(誤り検出/訂正用)ビットを連続して得る(各符号化ビットが先行するいくつかの情報ビットの畳み込みで生成される)方式である。FFC方式はデータの再送を行わないのでスループットを一定のレベルに維持できるが、予想外の誤りに対処できない。

ARQ(自動再送要求)方式は、送信データに誤りが検出されたときに受信側が再送要求を行なう方式である。FFC方式に比べて、誤りの検出用のみの符号の付加でよいため冗長度が小さく、高い信頼性が得られるが、戻り回線とバッファが必要になるのでスループットが落ちる。

HARQ方式は、FFC方式とARQW方式を組み合わせたもので、FFC方式による誤り訂正が失敗した場合に、受信側はそのデータを保存しておき、送信側は送るべきデータの一部のみを再送し、受信側は保存したデータと再送された一部のデータを組み合わせてデータの訂正を試みる。さらに、データの訂正に失敗すると、送信側はデータの別の一部を送り、データが正しく訂正されるまでこのプロセスが続く。このようにして、データ再送によるスループットの低下を緩和する方式がHARQ方式である。

HARQについては、以下を参照。

Hybrid ARQ

FFC方式については、以下を参照。

誤り訂正符号

Bluetooth Low Energy (BLE)

微小電流測定に関する翻訳に、Bluetooth Low Energyという言葉が出てくる(例えば、Bluetooth Low Energyデバイスの正確な電流プロファイル測定)。

Bluetoothは、バージョン1.x、2.x、3.x、4.xと着実に進化してきている。バージョン3.0までは主にデータ転送レートの向上がバージョンアップの目的であったが、バージョン4.0で、大幅な省電力化を実現できる低消費電力モードが追加された。これが、Bluetooth Low Energy (BLE)である。あらゆるものがインターネットにつながるIoT(Internet of Things)の有力な通信手段として、ZigBeeWi-SUNWi-Fi(802.11ah)などとともに注目されている。Bluetooth Low Energy (BLE)は、従来のBluetoothとは互換性がないので、デュアルモードにより従来のBluetooth接続にも対応した機器はBluetooth SMART READYとロゴ表記され、Bluetooth Low Energy (BLE)のみに対応した機器にはBluetooth SMARTとロゴ表記される。

Bluetooth Low Energy (BLE)は、通信を始める際に最初に必要なデバイス検出のためのスキャン対象のチャネル数が従来の79チャネルすべてから3チャネルに減少したことによるスキャン時間の削減、干渉軽減や秘話性のための周波数ホッピングの間隔が従来より長くなったことによる消費電力の削減、通信チャネル数が79チャネル(1 MHz間隔)から40チャネル(2 MHz間隔)に削減されたことによる高周波回路の簡素化による低電力化などにより、低消費電力が実現されていて、コイン電池1個で約3年の寿命があると言われている。

Bluetooth Low Energy (BLE)については、以下を参照。

IoT技術の代表「BLE:Bluetooth Low Energy」の動作原理を理解してみよう【前編】

スマホとコンビを組み始めたBluetooth Low Energyの低消費電力を支える技術 ―― 送信受信時のピーク消費電力を,既存品の3割以上削減!

RCS(レーダー断面積)

レーダー測定やシミュレーションに関する翻訳で、RCS(レーダー断面積)という言葉がよく出てくる(例えば、フェーズド・アレイ・レーダ・システムの効果的な開発手法のp6)。RCSは、Radar Cross-Section(レーダー断面積)の略である。

radarは、RAdio Detecting and Ranging(電波探知および測距)の略で、ターゲットに電波を発射して、その反射波を測定することにより、ターゲットの方向や距離を測定する装置である。軍事目的に開発されたものであるが、コンクリート建築物の内部にある鉄筋や配管の位置特定に利用されたり、自動車の衝突防止システム用に研究開発が行われている。

レーダーの送信アンテナから発射された電波がターゲットに照射されると、そのターゲットにより電波が散乱(反射)され、受信アンテナでその反射波を受信する。受信される電波の大きさは、ターゲットの材質、形状、大きさに依存する。

ターゲットが完全導体(金属)の球の場合は、照射された電波がターゲットを透過したり、ターゲットに吸収されて熱に変換されることなく、照射されたエネルギーが100%等方的に散乱される。この完全導体球の断面積を基準にした(に換算した)ものがターゲットのレーダー断面積である(すなわち、ターゲットを完全導体球に置き換えて、同じ大きさの反射波が受信された場合、この完全導体球の断面積が、ターゲットのレーダー断面積である)。したがって、レーダー断面積は有効反射断面積とも呼ばれる。

戦闘機などでステルス性が要求される場合は、レーダー断面積が小さくなる材料(電波を反射せずに吸収して熱に変える材料)が使用され、小型木造漁船など電波が透過して大型船舶のレーダーに捕捉され難い船には、金属の反射板を装備してレーダー断面積を大きくする。

レーダー断面積σの厳密な定義は、レーダーアンテナとターゲット間の距離をr、ターゲット位置におけるレーダー送信波の電界強度をEinc、ターゲットで散乱されてレーダーアンテナに戻ってくる方向の反射波の電界強度をEscatとすると、

σ=lim 4πr^2|Escat/Einc|^2、r->∞ (1)

である(ターゲットに入射する電波が平面波でないと、ターゲットで等方的に散乱されないので、r->∞の極限をとっている)。

(1)式は以下のようにして求めることができる。

ターゲット位置におけるレーダー送信波の電力密度(単位面積あたりの電力)をPincとすると、ターゲットのレーダー断面積σによって、σPincの電力がターゲットに捕まり、その電力σPincすべてをターゲットが等方的に散乱(反射)するので、ターゲットによる散乱波の電力密度Pscatは、σPincをターゲットを中心とした半径(距離)rの球の表面積4πr^2で割ることにより、

Pscat=σPinc/4πr^2

なので、

σ=4πr^2(Pscat/Pinc)

と求まる。電力は電界強度の2乗であることから、(1)式が得られる。

レーダー断面積については、以下を参照。

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