NTNオートモーティブテスト

NTNテクノロジーの課題

自動車向けNTN接続では、RF、モビリティー、システムレベルに関するさまざまな課題が生じます。これらは厳密なテストによって対処する必要があります。

• 長い伝搬距離と高い経路損失：地上ネットワークのセルサイズはわずか数百メートル程度ですが、NTNリンクはLEO衛星までは数百km、GEO衛星までは約36,000 kmに及びます。このような極端な距離は大きな経路損失を生み、特にGEOシステムの場合は大きな遅延が発生します。この高遅延によりタイミング同期が困難になり、即応性が求められる自動車向けユースケースのサポートが制限されます。
• 低く変動する衛星仰角：衛星が低い仰角にある場合、見通し内（LoS）接続の維持が困難になります。特に高緯度地域からGEO衛星を見る場合に顕著です。さらに、地形、樹木、車両周辺環境による遮蔽が、サービスの継続性をさらに低下させる可能性があります。アンテナ設計者やOEMは、多様な走行シナリオで確実に動作するよう、これらの条件を考慮する必要があります。
• 大気効果およびマルチパスによる信号の歪み：大気によるフェージングや周囲環境からのマルチパス反射は、NTN信号を歪ませ、リンク品質を低下させます。これらの影響はNTNネットワーク設計に影響を与え、チップセットや車両レベルでの統合時に対処する必要があります。
• 衛星の移動とドップラー効果：非静止軌道（NGEO）システムでは、衛星と車両の相対運動により、ドップラー周波数シフト、伝搬遅延の時間変動が発生します。これらの影響は、TCUやチップセットに対して、同期およびRFチャネルに関する厳しい課題をもたらします。車両は、一度に数分間しか可視にならない高速移動するLEO衛星を継続的に追跡するため、ビームフォーミング可能なアクティブアンテナを必要とする場合があります。
• NTNモビリティーおよびハンドオーバー手順の複雑化：NTNでは、地上ネットワークより多くのモビリティー要件が追加されます。例えば、ビーム間ハンドオーバー、衛星間ハンドオーバー、セル再選択、非地上系ネットワークと地上系ネットワーク間の遷移などです。特にLEOコンステレーションでは、シームレスなモビリティーを確保するため、慎重なネットワーク設計に加え、条件付きハンドオーバーパラメータやトリガポイントについて車両レベルでのテストが必要です。
• 幅広い動作周波数バンド：NTNシステムは、LバンドおよびSバンドからKu、K、Kaバンドに至るまで幅広い周波数帯で動作します。現在の車載TCUやアンテナはすでに低周波帯をサポートしている場合がありますが、より高い周波数のKu/K/Kaバンドでの運用では、RFトランシーバー、TCU、アンテナに対してはるかに複雑な要件が求められます。
• スペース、電力、熱の制約：高周波NTNの運用に必要なビームフォーミング対応のアクティブアンテナは、サイズ、重量、消費電力、熱負荷を増大させます。これらは、車両設計、コスト、統合上の要件とバランスを取る必要があります。

自動車向けNTNテストの課題の解決

常時接続車両を実現するには、複雑なNTN条件をエミュレーションし、エンドツーエンド性能を検証する必要があります。

• 柔軟なNTNネットワークエミュレーション：チップセット、TCU、および車両レベルの性能をさまざまなNTN実装方式で評価するために、テストシステムは、LEO/MEO/GEOコンステレーション、すべての関連周波数バンド、適切なモビリティー条件をエミュレーションする必要があります。
• 規格準拠のプロトコル/RF/アプリケーションテスト：チップセットおよびTCUは、3GPP NTN仕様（NB-NTN、NR-NTNを含む）に基づくテストを行い、正しいプロトコル動作、RF性能、アプリケーションレベルの動作を検証する必要があります。これにより、規制要件を満たしていることを確認し、他のデバイスとの互換性を実現します。
• 高度なチャネルエミュレーション：路上での正しい動作を保証するために、経路損失、フェージング、シャドーイング、大気効果、ドップラー周波数シフトをラボで再現、現実的なNTNチャネル条件をエミュレーションする必要があります。
• タイミングおよび周波数同期の検証：特に、GEOの遅延やNGEOのドップラーシフトがある条件では、タイミング動作を正確に検証することが、NTN通信システムの正しい動作を保証するために重要です。
• GNSS信号のエミュレーション：NTNでは、位置決め、タイミング、モビリティーの手順において、GNSSが重要な役割を果たすため、テスト環境ではNTN信号と併せて複数GNSS衛星信号をエミュレーションする必要があります。
• アンテナおよびビームフォーミングの検証：車載アンテナはパッシブおよびアクティブのいずれも、OTAラボや電波暗室でテストし、ビームステアリング、利得、性能に加えて、変化する仰角や衛星軌道に対するロバスト性を検証する必要があります。
• 車両レベルでのNTNベースサービス検証：NTNを通じて提供されるeCallなどのエンドツーエンドサービスは、実際のNTN条件下での正しい動作を保証するため、統合された車両環境でテストする必要があります。

NTN実装方式の比較

当社の自動車向けNTNテストソリューション

• マルチオービットのサポート：LEO、MEO、GEO、GSOをカバーし、軌道内ハンドオーバーおよび軌道間ハンドオーバーに対応
• すべてのNTN周波数バンドをサポート
• 動的ドップラーシフトのエミュレーション：アップリンクおよびダウンリンク信号の両方に対応
• 可変伝搬遅延およびラウンドトリップタイム（RTT）のエミュレーション：タイミングアドバンス、HARQの再送信、総遅延の影響を評価可能
• NTN固有のフェージングプロファイル：大気減衰、降雨フェージング、大気／地上の複合フェージングなどの影響を反映
• 柔軟なGNSS信号エミュレーション：すべての主要規格に対応
• 包括的なアクティブ／パッシブアンテナ特性評価ソリューション：遠方界変換を含む
• 高速かつ効率的なTCU製造テストソリューション
• 適切な3GPPリリースに準拠したTCUコンフォーマンステスト
• 車両全体のOTAテスト：エンドツーエンド動作、共存、および干渉に対するロバスト性を確認