V2X対応のワイヤレスエミュレーター開発、京都大：デジタルツインで無線伝送特性評価

京都大学は、V2X（Vehicle to everything）環境における無線伝送特性をデジタルツインで評価できる「ワイヤレスエミュレーター」を開発した。屋外実験結果との比較で実用レベルの再現性が得られることを確認しており、実環境における無線伝送特性を実験室内で評価できる。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

V2X環境における路側側の設置場所などを事前に検討

　京都大学大学院情報学研究科の原田博司教授らによる研究グループは2026年8月、V2X（Vehicle to everything）環境における無線伝送特性をデジタルツインで評価できる「ワイヤレスエミュレーター」を開発したと発表した。屋外実験結果との比較で実用レベルの再現性が得られることを確認しており、実環境における無線伝送特性を実験室内で評価できる。

　5G技術を活用して、さまざまなアプリケーションの開発が進められている。車車間や車両とインフラ間、車両とネットワーク間などで無線通信を行うV2Xを視野に入れた「Cellular-V2X」もその1つ。V2Xでは5.9GHz帯の電波を利用して、交通事故を防いだり、渋滞を無くしたりする取り組みが計画されている。ところが、実環境でこれらのシステムを検証しようとすれば、多大な時間とコストが必要となる。

　これらの課題を解決するのがワイヤレスエミュレーターである。開発したワイヤレスエミュレーターは、「レイトレーシング電波伝搬シミュレーター部」や「チャネルインパルス応答生成部」および、「フェージングエミュレーター部」で構成されている。

デジタルツイン技術を用いたワイヤレスエミュレーターの概要［クリックで拡大］ 出所：京都大学

開発したワイヤレスエミュレーターと評価システムの外観［クリックで拡大］ 出所：京都大学

　ワイヤレスエミュレーターは、地図や地形データを基に実環境を仮想空間上にデジタルツインとして再現。無線機の位置や周波数、送信電力、アンテナ特性など、必要な条件を入力すれば、実環境に近い電波伝搬特性が生成される。これをソフトウェアあるいはハードウェアで再現し、実無線機またはソフトウェアで実装した無線機エミュレーターを接続すれば、各無線通信システムの性能を評価できる。提供されるソフトウェアはPC上で動作する。

　京都大学は開発したワイヤレスエミュレーターの結果と屋外実験の結果を比較した。実験では任意波形発生器を用いて生成した中心周波数5.25GHz、帯域幅100MHzの5G NR信号を用いた。送信機は交差点の一角に高さ13.5mで設置し、受信機は交差点を右折する車両と直進する車両の2台に搭載した。

　屋外実験とワイヤレスエミュレーターの結果を見ると、受信信号電力と遅延スプレッドには一部誤差が見られたが、実環境にはあるがモデル化されてない物体の影響などを考慮すれば、両者は極めて近い分布になるという。BLER特性については、受信可能エリアの割合誤差が右折車両および直進車両のいずれのケースでも15％以下であった。

　開発したワイヤレスエミュレーターを活用すれば、V2X環境における路側側の設置場所などを事前に検討することができる。このため、システムの開発効率も格段に向上するとみられている。

車両の移動経路［クリックで拡大］ 出所：京都大学

屋外実験とワイヤレスエミュレーターによる評価結果（右折ルート）。左から受信信号電力、遅延スプレッド、BLER特性［クリックで拡大］ 出所：京都大学

屋外実験とワイヤレスエミュレーターによる評価結果（直進ルート）左から受信信号電力、遅延スプレッド、BLER特性［クリックで拡大］ 出所：京都大学