NXDN

NXDN はNext Generation Digital Narrowbandの略で、公衆陸上移動無線システム、つまり双方向の人対人の音声通信用の双方向無線機(トランシーバー) のシステムのオープン スタンダードです。これは、暗号化された送信とデータおよび音声送信をサポートするFSK変調を使用する 高度なデジタルシステムとして、アイコム株式会社とケンウッド株式会社によって共同で開発されました。他の陸上移動システムと同様に、NXDN システムはVHFおよびUHF周波数帯域を使用します。また、アマチュア無線のニッチ モードとしても使用されます。

NXDNはアイコムのIDASシステム^[1]とケンウッドのNEXEDGE ^{[2 ]に実装されており、ケンウッドとアイコムの両社は現在、欧州の}dPMR規格をサポートするデュアルスタンダード機器を提供しています。^{[3] [4]}

アイコムとケンウッドは2003年に協力関係を開始しました。NXDNプロトコルは2005年に発表され、NXDN対応製品は2006年に初めて登場しました。^[5]

NXDN 共通無線インタフェース (CAI) は、2016 年 11 月に開催された国際電気通信連合無線通信部門 (ITU-R) の研究グループ 5 (SG5) 会議で承認され、2017 年 2 月に発行されたレポート M.2014-3 で国際デジタル陸上移動システムとして承認されました。

NXDNプロトコルとそれが使用される通信製品は、商用の私設陸上移動無線（PLMR）^[6]および公共安全通信システムを対象としています。この技術は、 2013年1月1日までにパート90規制の対象となるすべての通信システムが狭帯域技術を使用するよう求める米国連邦通信委員会（FCC）の要求を満たしています。パート90規制では12.5kHzの帯域幅が指定されていますが、FCCは「最初に12.5kHz技術を採用し、後で6.25kHz技術に移行するのではなく、6.25kHz技術に直接移行することを検討するようライセンシーに強く勧めています」。FCCは「6.25kHz狭帯域技術への移行スケジュールを迅速に確立します」 ^{[7] 。}

NXDN は、異なる通信ストリームを周波数で分離し、同時に実行する周波数分割多重アクセス(FDMA) テクノロジを使用します。時分割多重アクセス(TDMA) システムは、通信ストリームを 1 つのストリームに結合し、異なるストリームからの情報をインターリーブされた時間割り当てまたは「スロット」で送信します。コード分割多重アクセス(CDMA) システムでは、拡散スペクトル技術を使用して、多くのユーザーが共通のスペクトル割り当てを共有できます。

基本的な NXDN チャネルはデジタルで、12.5 kHz または 6.25 kHz の幅にすることができます。6.25 kHz デュアル チャネル システムは、12.5 kHz チャネル内に収まるように構成できます。これにより、12.5 kHz チャネルを占有するアナログFMシステムと比較して、スペクトル効率が実質的に 2 倍になります。NXDN のアーキテクチャでは、たとえば 12.5 kHz チャネル内の 2 つの NXDN チャネルを音声/音声、音声/データ、またはデータ/データとして割り当てることができます。2012 年現在、この機能は、単方向または「トークアラウンド」周波数の市販のハードウェアでは実装できず、リピーターを介してのみ実装できます。

NXDN を使用するシステムは、直接のラジオ間通信を含むアナログ FM とデジタル NXDN 機器の混合もサポートします。これにより、システム所有者はシステム全体を一度に交換することなく、狭帯域のデジタル システムに移行できます。NXDN 機器は現在、VHF (137-174 MHz) およびUHF (406-512 MHz) 帯域での使用がFCC型式承認されています。

データは4レベル周波数偏移変調（FSK）を使用して送信されます。NXDNはデジタルオーディオにAMBE+2ボコーダ（コーデック）を使用します。 ^{[8]この組み合わせにより、アナログFMよりも優れた弱信号音声品質が得られます。同等の送信電力の場合、NXDNは一般的なRF環境、具体的には12dB} SINADしきい値 で、アナログFMよりも広い範囲とわずかに優れたマルチパス特性を備えています。送信ビットレートは4,800ビット/秒です。

NXDN送信には以下のFCC放射指定が適用される: ^[9]

• 8K30F1E 12.5 kHz シングルチャンネルデジタル音声
• 8K30F1D 12.5 kHz シングルチャンネルデジタルデータ
• 8K30F1W 12.5 kHz シングルチャネルデジタル音声およびデータ
• 4K00F1E 6.25 kHz シングルチャンネルデジタル音声
• 4K00F1D 6.25 kHz シングルチャンネルデジタルデータ
• 4K00F1W 6.25 kHz シングルチャネルデジタル音声およびデータ
• 4K00F2D 6.25 kHz シングルチャンネルアナログ CW ID

NXDN プロトコルは、次の機能をサポートします。機能の実装と、機能にアクセスして使用するユーザー レベル インターフェイスは、製造元によって異なる場合があります。

• 暗号化:
  • 「スクランブル暗号化」:オーディオまたはデータストリームに対する排他的論理和ビット演算と、フィードバック多項式を持つ線形フィードバックシフトレジスタを組み合わせて作成される疑似ランダムバイナリシーケンス。32,767ビットの繰り返し周期を持ち、すべてゼロを除く32,767個の可能な暗号化キーを生成します。^[10]${\displaystyle x^{15}+x+1}$
  • DES暗号化：パリティビットを含む64ビットで表現された56ビットのキーを使用してOFBモードで動作する64ビットブロック暗号化暗号。 ^[10]
  • AES暗号化： 256ビットのキーを使用してOFBモードで動作する128ビットのブロック暗号化暗号。 ^[10]
• ページングとステータス報告: 無線から無線、ディスパッチから無線
• ユーザーエイリアス: 65,535 個の異なるグループ ID とユーザー ID
• マンダウンと緊急コール
• リモート無線管理機能: スタン/キル/リバイブおよび監視
• 無線プログラミング
• 無線エイリアス
• ラジオへの呼び出し、GPS 位置情報、タクシー データ端末、建物内追跡のためのサードパーティ アプリケーションへのインターフェイス

すべての非可逆圧縮方式では、伝送の生のビット レートを最小化する代わりに、音声再生品質が犠牲になります。これにより、再生された音声にアーティファクトが生じ、周波数応答が損なわれます。音声用に高度に最適化されたエンコーダやその他の圧縮方式は、音楽や周波数シフト キーデータなどの音声以外のオーディオには適さないことがよくあります。不適切なエンコーダを使用すると、通常、再生されたオーディオに歪みやアーティファクトが生じます。

IDAS および NEXEDGE 通信システムのオーディオ再生品質は、NXDN が使用するAMBE+2音声コーデックの性能に依存します。AMBE ファミリーのボコーダは比較テストを受けており、主にモバイルおよび航空無線での使用に適していることが確認されています。AMBE+2 ボコーダは、モトローラMOTOTRBO 無線ファミリー、 DMRシステム、およびプロジェクト25 (P25) モバイル無線システムでも使用されています。以下のレポートと論文は、AMBE+2 およびその他の音声ボコーダの実験室環境評価について説明しています。^{[11] [12] [13]}

コードブックベースの音声コーダを使用する場合、特に背景雑音が多い状況で使用すると、音質の劣化は避けられません。アルゴリズムは段階的に改善されており、基本的な方法は変更されていなくてもパフォーマンスに差が出る可能性があります。米国では、商務省の公安通信研究所がこの分野の進捗状況を定期的に報告しています。彼らの研究はプロジェクト25無線に特化していますが、同様のマルチバンド励起コーダを使用するあらゆるシステムに直接適用できます。^{[14] [検証失敗]}

NXDNフォーラムは、北米と南米でNXDNプロトコルを推進するために設立されました。フォーラムのメンバーは次のとおりです。^[15]

• CMLマイクロサーキット
• フリーダムコミュニケーションテクノロジー
• ハイテラコミュニケーションズ
• アイコム株式会社
• インタートーク クリティカル インフォメーション システム
• 株式会社ケンウッド
• 株式会社リトロン
• 2014 年 12 月に Motorola Solutions に買収された Trident Micro Systems。
• Remota Tecnologia em Comunicação

• デジタルプライベートモバイルラジオ
• デジタル携帯ラジオ
• 地上中継無線

• FDMAとTDMAシステムの比較
• NDXN 標準