コネクテッドホーム・エレクトロニクス製品のパフォーマンス確保

無線共存テスト

/

現在のステータス

1964年にBob Dylanの「時代は変わる」という曲がヒットしましたが、そのタイトルは家電製品にも当てはまります。民生用エレクトロニクス業界は、顧客の飽くなき欲求に合わせて進化し、足並みをそろえて、真につながった世界という夢を実現するためにその役割を果たすことが求められています。モノのインターネット（IoT）のトレンドは、今や家庭にも浸透してきています。インターネットに接続してさえいれば、世界中のあらゆる場所からあらゆるオブジェクトにリモートアクセスして制御することができます。ワイヤレススピーカーシステム、サーモスタット、ホームセキュリティおよびモニタリングシステム、家庭用ロボット、煙/CO検出器、照明、家庭用エネルギー消費モニター、ドアロック、冷蔵庫、洗濯機、水検出器など、昨今はあらゆる製品に無線通信モジュールが内蔵されており、何らかの形式のWLAN、LPWAN、またはBluetooth®テクノロジーをサポートしています。
（Bluetooth®の文字標章とロゴは、Bluetooth® SIG, Inc.が所有する登録商標であり、ローデ・シュワルツはライセンスの許諾を受けて、これらの商標を使用しています。）
新たな接続機能が追加されると、新たな課題とコンプライアンス要件が生じます。規制要件を満たさない製品は重い罰金を科される可能性があり、国によっては販売停止命令の対象となる場合すらあります。ほとんどすべての新しいコネクテッド製品には、ディスプレイ、スピーカーシステム、およびアプリのサポートが付属しており、ユーザーによる操作のしやすさを向上させています。ただし、これはセキュリティ、機能、品質保証に関する新たな課題も生んでいます。コネクティビティテクノロジー（WLAN、Bluetooth®など）は、ほとんどが2.4 GHzのISMバンドで動作します。この場合、レシーバーの近くに他のコネクテッドシステムが近接していると、送信周波数がオーバーラップしてレシーバーのパフォーマンスが低下する場合があります。これは、RF業界で無線共存として知られている問題です。共存の問題はユーザーエクスペリエンスを低下させ、非技術系ユーザーは問題の原因を理解することなく、製品が悪いと決めつけてしまう場合もあります。つまり、ブランド価値が損なわれることになります。

課題

共存とユーザーエクスペリエンスをテストして、実際の使用場面で確実に高品質のサービスを提供することは、セキュリティと製品コンプライアンスを確保して市場投入リスクを低減することになります。被試験デバイス（DUT）は、その特定用途を定義し、必要な通信システムのベースラインのEM環境と、対応する機能パフォーマンスを見極める必要があります。この情報に基づいて、最悪のRFシナリオを定義し、後からテスト用に再作成することができます。例えば、WLANネットワークに接続されているスマート洗濯機を考えてみましょう。特定用途を考慮すれば、これは通常、EM環境がほとんど時間的に不変で安定している場所に設置されるはずです。最悪のシナリオは、洗濯機がWLAN信号の非常に弱い場所にあり、洗濯機の上または横に置かれているスマートフォンでWi-FiホットスポットとBluetooth®アプリケーションがアクティブになっていて、最大出力での送信が行われている場合に発生します。
さらにスマートウォッチまで加わったらどうなるでしょう？この正確なEM環境とテスト条件を、電波暗室で再現可能な方法で再現するというのが、テストの課題です。

ローデ・シュワルツのソリューション

DUTを広い半電波暗室に設置します。DUTの内蔵アンテナには、R&S®CMW500のアンテナが直接向けられます。R&S®CMW500 無線機テスタは、非セルラーネットワーク（Bluetooth®やWLANなど）および必要に応じてセルラーネットワーク（3G/4Gネットワークなど）をエミュレートすることによってDUTとのアクティブなエンドツーエンド接続を確立するために使用されます。R&S®BBA150 ハイ・パワー・アンプはオプションで、放射テスト中に信号レベルをブーストするために使用されます。ベースラインの機能パフォーマンステストが実行されると、関連するすべてのKPI（スループット・データ・レート、PER、BLER、ビデオおよび音声パフォーマンスなど）の結果が記録されます。次の反復時には、R&S®SMW200Aを使用して、必要な信号の電力レベルをセル端状態まで下げて最悪のシナリオを再現し、干渉信号を導入します。現実的な広帯域変調EM干渉信号を生成するには、R&S®SMW200A ベクトル信号発生器を使用します。共存テストに使用される干渉信号の種類は、常に議論の的になっています。R&S®SMW200Aは、さまざまな周波数であらゆるタイプの信号をすぐに生成できる非常に強力な測定器です。テストの結果によって示される機能パフォーマンスは、ベースラインの結果との相違を示します。共存テストを実行している間は、RFスペクトラムをモニターすることが重要です。これは、ほとんどの規格で必須のステップとしてリストされています。このテストシステムでは、R&S®FSVA3000 シグナル・スペクトラム・アナライザを使用してRFスペクトラムをモニターします。最近では、あらゆるホームオートメーション製品に、表示画面と内蔵スピーカーシステムが備わっています。これらの2つの機能によって、ユーザーは製品とコミュニケートできます。そのため、干渉が存在する状態でアプリケーションレベルの機能パフォーマンスをテストすることは非常に重要です。DUTは、WLANリンクを介して、R&S®CMW500のストリーミングサーバーからビデオと音声をストリーミングできます。R&S®AdVISEソフトウェアは、リアルタイムの画像および音質解析を実行します。R&S®AdVISEは、USBベースのHDウェブカメラとマイクを使用してライブデータを収集し、DUTの音声／ビデオのパフォーマンスをリアルタイムでモニターする、他に類のないソフトウェア製品です。故障イベントは自動的に記録され、テストレポートに記載されます。