SIGLENT （シグレント）SDS7000A シリーズ デジタル・オシロスコープ

2ch VSA (Vector Signal Analyzer) は、SDR (Software Defined Radio) で実装できます。これには、ソフトウェアとハードウェアの両方が必要です。

必要なハードウェア

• SDRデバイス: SDRデバイスは、アナログRF信号をデジタルデータに変換するためのものです。低価格なものから高性能なものまで様々な種類があります。一般的な例としては、RTL-SDR（低価格で入門向け）、HackRF One（広帯域で送信も可能）、USRP（研究・プロフェッショナル向け）などがあります。

• コンピューター: ソフトウェアを動作させるためのPCが必要です。

必要なソフトウェア

VSAを構築するためには、SDRデバイスを制御し、受信した信号を処理するためのソフトウェアが必要です。

信号処理ソフトウェア

多くのSDRソフトウェアは、スペクトラムアナライザ機能（周波数領域での信号表示）を持っていますが、VSAのようにI/Q信号（同相成分と直交成分）を扱うためのツールが必要です。

• GNU Radio: オープンソースのソフトウェア開発ツールキットで、信号処理ブロックをフローグラフで接続して、さまざまな無線通信システムを構築できます。VSA機能も実装可能です。

• SDR# (SDRSharp): Windows向けの一般的なSDRソフトウェアで、多くのSDRデバイスに対応しています。プラグインを追加することで、I/Q信号の表示や分析機能を利用できる場合があります。

• Gqrx SDR: GNU RadioベースのGUIアプリケーションで、LinuxやmacOSで動作します。

VSAの基本的な処理

VSAをSDRで実装する場合、以下の処理が中心になります。

1. 信号受信: SDRデバイスでアナログRF信号を受信し、デジタルI/Qデータに変換します。

2. I/Qデータ取得: ソフトウェアがSDRデバイスからストリーミングされるI/Qデータを受信します。I/Qデータは、信号の振幅と位相の両方を表現するのに不可欠です。

3. 変調解析: I/Qデータを使用して、信号の変調方式（AM、FM、PSK、QAMなど）を解析します。

4. Coherence（コヒーレンス）：2chの信号間の相関、関係性を数値（0から１）で評価可能です。2chの信号が同一、関係性が深いほど１に近くなります。

5. コンスタレーション図の表示: QAMやPSKなどのデジタル変調信号では、I/Qプロット（コンスタレーション図）を作成することで、信号品質やエラーを視覚的に確認できます。

6. EVM（Error Vector Magnitude）の計算: 理想的なコンスタレーション点からの実際の信号点のずれ（誤差ベクトル）を測定し、信号の品質を定量的に評価します。

実装例（GNU Radioを使用）

GNU RadioでVSAを構築する簡単なフローは以下のようになります。

1. USRP Source / RTL-SDR Source: SDRデバイスからI/Qデータを受信するためのブロック。

2. Frequency Sink / QT GUI Time Sink: 受信したI/Qデータを時間領域や周波数領域で表示するためのブロック。

3. Constellation Sink: デジタル変調信号のコンスタレーション図を表示するためのブロック。

4. Python Scripting: より高度な解析やEVMの計算には、Pythonブロックを使用してカスタムスクリプトを記述します。

このように、SDRと専用のソフトウェアを組み合わせることで、高価な専用測定器に匹敵する機能を手頃な価格で実現できます。ただし、SDRの性能（帯域幅、サンプリングレート、ダイナミックレンジ）が、測定できる信号の質と範囲を決定します。