Barker code(Barkerコード)

レーダ測定やシミュレーションに関する翻訳で、Barker code(Barkerコード)という言葉がよく出てくる(例えば、電子戦用信号作成:テクノロジーと手法のp12)。

リニア周波数変調(FM)を用いたパルス圧縮レーダーでは、距離分解能と探知距離(S/N比)を両立させるために、パルス幅Twを長くして、そのパルス内部の正弦波の周波数がTwの期間にリニアにΔf増加する信号(チャープ信号)を送信信号として用い、目標で反射された受信信号を、周波数の増加Δfに対してリニアに遅延時間が減少する回路に通すことにより、元のパルス幅Twを長くしても(S/N比を向上させても)、パルス幅を短く(圧縮)して(パルス幅Twからパルス幅1/Δfに圧縮して)、距離分解能を向上させることができる。

距離分解能と探知距離(S/N比)を両立させる手法として、リニア周波数変調(FM)を用いるパルス圧縮以外に、2値位相変調を用いるパルス圧縮手法がある。この方法では、パルス幅(Tw)が長いパルスを、パルス幅(Tw_s)の短いいくつかのサブパルス(Tw=n×Tw_s)に分割し、各サブパルスの位相をランダムなバイナリ符号列(+1(位相を変化させない)と-1(位相を180°反転する)の符号列)で変調して、送信する。この送信信号と目標で反射された受信信号との相互相関関数のピークの時間位置(時間遅れ)を求めることにより、サブパルスに分割しないパルスを用いる場合よりも短い遅延時間を求めることができる(距離分解能が向上する)。

上の相互相関関数の計算は、長いパルス(パルス幅(Tw))をn個の等間隔の短いサブパルス(パルス幅(Tw/n))に分割し、各サブパルスをランダムなバイナリ符号列で変調した送信波形f(t)と、送信信号が目標で反射して帰ってくるまでに減衰(減衰係数A)して遅延時間dだけズレた、送信信号と相似の受信信号g(t)=A×f(t-d)との相互相関関数の計算なので、送信信号の自己相関関数の計算となる。この自己相関関数のピーク値は、元のパルスの振幅の約n倍になり(すなわち、S/N比のSが大きくなるので探知距離が向上し)、ピークの幅は元のパルス幅(Tw)の1/nになる(すなわち、パルス幅に短くなるので距離分解能が向上する)。

このようなランダムなバイナリ符号列を用いると、自己相関関数のピーク値が大きくなるが、ピーク以外のサイドローブも発生し、目標の誤認につながる。このようなバイナリ符号列の内、自己相関関数のサイドロードの大きさが最小になるものが知られていて、Barker符号(コード)と呼ばれる。

パルス圧縮とBarker符号については、以下を参照。

A study of radar pulse compression using complementary series to modulate the transmitted waveform.(英語pdf)

京都大学大学院 情報学研究科 通信情報システム専攻 集積システム工学講座 超高速信号処理分野 佐藤 亨 教授のホームページ > ディジタル信号処理論講義資料 > 追加テキスト(レーダーにおける距離計測とパルス圧縮)

backhaul(バックホール)

移動体無線の測定に関する翻訳で、backhaul(バックホール)という言葉がよく出てくる(例えば、フィールドにおけるRF/マイクロ波の干渉問題をリアルタイム・スペクトラム・アナライザ(RTSA)で解決する方法のp4)。

バックホールとは、通信の分野では、コアネットワーク(基幹回線網、バックボーン)とアクセスネットワーク(収容局と加入者を結ぶ、ネットワーク全体の末端の回線)を中継する回線である。

携帯電話やスマートフォンなどの移動体通信では、コアネットワークと、BBU(Base Band Unit、IPパケットとベースバンド信号との変換や基地局全体の制御を行なう装置)を備えた基地局との間の回線をバックホールと呼んでいる。BBUを備えた基地局と、RRH(Remote Radio Head、BBUからのベースバンド信号を電波で送信するためにRF信号に変換する(およびその逆を行なう)装置)を備えた張出し基地局との間の回線はフロントホールと呼ばれる。

スマートフォンでの動画視聴や動画投稿などによるモバイル端末からのインターネットの利用の増加、IoTの拡大などにより、移動体通信ネットワークのトラフィックの急拡大が予想され、モバイルフロントホールやモバイルバックホールで使用される光ネットワークの高速化、大容量化も重要な課題となっている。

通信トラフィック予測と、モバイルフロントホール、モバイルバックホールについては、以下を参照。

柔軟なサービス提供に向けた将来の光アクセス技術

IoT時代を支える無線ネットワーク技術

Layer 1(レイヤー1)

通信の測定/シミュレーションに関する翻訳で、Layer 1(レイヤー1)という言葉がよく出てくる(例えば、W1918 LTE-Advancedベースバンド検証ライブラリのp2)。

携帯電話やPCでの電子メール、Webサイト閲覧など、ネットワーク通信が社会活動や生活において不可欠なものになって久しい。携帯電話やPCのメーカーが異なっていても(それらに使用されている通信用デバイスが異なっていても)、伝送経路や伝送形態が異なっていても(電波で伝送されていても、光ファイバーで伝送されていても)、確実に通信が行えるのは、ネットワーク上で通信を行なう際の手順やルール(プロトコルと呼ばれる)が決められている。

コンピュータネットワーク通信の初期には、異なるメーカーの機器間での通信が困難だったので、特定のメーカー(機器)に依存しないデータ通信のプロトコルの必要性が高まり、1984年にISO(国際標準化機構)により、OSI(Open Systems Interconnection)参照モデルと呼ばれる通信システムの設計方針が定められた。OSI参照モデルは実装を考慮していない机上の規格であることや、ちょうどその頃TCP/IP が急速に普及してきたこともあり、OSI参照モデルに準拠した製品は普及しなかったが、ネットワーク通信の基本的な考え方を示すモデルとして広く使用されている。

OSI参照モデルには、7つの階層があり、

第7層(レイヤー7、L7):アプリケーション層(アプリケーションに固有の規定)
第6層(レイヤー6、L6):プレゼンテーション層(データフォーマットに関する規定)
第5層(レイヤー5、L5):セッション層(通信の開始/終了に関する規定)
第4層(レイヤー4、L4):トランスポート層(通信の信頼性(誤り訂正など)に関する規定)
第3層(レイヤー3、L3):ネットワーク層(異なるネットワーク間の通信(データのルーティングなど)に関する規定)
第2層(レイヤー2、L2):データリンク層(同じネットワーク内の通信(パケットの送受信など)に関する規定)
第1層(レイヤー1、L1):物理層(物理的な接続(電気信号の変調方式やケーブル)に関する規定)

と呼ばれている。

OSI参照モデルについては、以下を参照

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