スマートアンテナ

スマートアンテナ（アダプティブアレイアンテナ、デジタルアンテナアレイ、マルチアンテナ、最近ではMIMOとも呼ばれる）は、信号の到来方向（DOA）などの空間信号シグネチャを識別し、それらを用いて移動体/ターゲット上のアンテナビームの追跡と位置特定に使用するビームフォーミングベクトルを計算するスマート信号処理アルゴリズムを備えたアンテナアレイです。スマートアンテナは、同様の機能を持つものの、アンテナアレイではなく単一素子アンテナである 再構成可能アンテナと混同しないでください。

スマートアンテナ技術は、音響信号処理、追跡走査レーダー、電波天文学、電波望遠鏡などで特に利用されており、 W-CDMA、UMTS、LTE 、5G-NRなどの携帯電話システムでも広く利用されている。[ 1 ]

スマートアンテナには、DOA推定、ビームフォーミング、干渉ゼロ化、一定係数保存など、多くの機能があります。

到来方向（DOA）推定

スマートアンテナシステムは、MUSIC（多重信号分類）、 ESPRIT（回転不変法による信号パラメータ推定）アルゴリズム、マトリックスペンシル法、あるいはそれらの派生法といった手法を用いて、信号の到来方向を推定します。これらの手法では、アンテナ／センサーアレイの空間スペクトルを求め、そのスペクトルのピークから到来方向（DOA）を計算します。これらの計算は、膨大な計算量を必要とします。

Matrix Pencil は、リアルタイム システムや相関ソースの場合に非常に効率的です。

ビームフォーミング

ビームフォーミングは、望ましいターゲット/モバイルの方向への信号の位相を建設的に加算し、望ましくない/干渉ターゲットであるターゲット/モバイルのパターンをゼロにすることで、アンテナアレイの放射パターンを作成するために使用される方法です。これは、単純な有限インパルス応答 (FIR)タップ付き遅延線フィルタで実行できます。 FIR フィルタの重みは適応的に変更することもでき、望ましいビームパターンと実際に形成されたビームパターン間の最小平均二乗誤差を減らすという意味で、最適なビームフォーミングを提供するために使用できます。一般的なアルゴリズムは、最急降下法と最小平均二乗法アルゴリズムです。マルチチャネルのデジタルアンテナアレイでは、通常、DFT またはFFTによるデジタルビームフォーミングを使用します。

スマートアンテナの種類

スマートアンテナの主な種類には、スイッチビームスマートアンテナとアダプティブアレイスマートアンテナの2種類があります。スイッチビームシステムでは、複数の固定ビームパターンが利用可能です。システムの要件に基づいて、任意の時点でどのビームにアクセスするかが決定されます。アダプティブアレイでは、干渉信号を同時に除去しながら、アンテナはビームを任意の方向に誘導することができます。[ 2 ]ビーム方向は、いわゆる到来方向（DOA）推定法を用いて推定できます。[ 3 ]

2008年、米国NTIAは、消費者のデジタルテレビ変換ボックス購入を支援するための大規模な取り組みを開始しました。[ 4 ]この取り組みを通じて、多くの人がスマートアンテナの概念を初めて知ることになりました。家電製品における「スマートアンテナ」とは、EIA/ CEA-909標準インターフェースに準拠したアンテナを指します。

2017年、イスラエル航空宇宙産業はADAと呼ばれるアダプティブアレイアンテナを発表し、すでに運用されており、イスラエル国防軍が使用する「主要プラットフォーム」に搭載される予定であると述べた。

市場におけるEIA/CEA-909Aスマートアンテナの選択肢が限られている

2009 年 6 月 11 日に米国で ATSCデジタルテレビへの最終的な移行が行われる前に、次の 2 つのスマート アンテナ モデルが市場に投入されました。

  • RCA ANT2000 – 小売店では販売終了
  • DTA-5000 –船井電機が製造し、「DXアンテナ」のブランド名で販売されていたが、シルバニアのブランド名と関連付けられることもあり、小売店では販売されていない。

そして、2 つのモデルが消費者の混乱を引き起こしています。

  • Apex SM550は電力供給のためにCEA-909ポートに接続できますが、真のスマートアンテナではありません。 [ 5 ]
  • Channel Master 3000AおよびCM3000HD SMARTennaシリーズは、従来型の増幅型全方向性アンテナであり、ステアリング可能なスマートアンテナではありません。[ 6 ]
  • ADA -イスラエル航空宇宙産業のMLM工場で製造されたアダプティブアンテナ[ 7 ]

参照

参考文献

  1. ^ “StackPath” . 2019年3月. 2023年12月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。2023年4月8日閲覧。
  2. ^ Gross, Frank (2005).無線通信のためのスマートアンテナ：MATLAB を使用. Professional Engineering (第1版). McGraw-Hill Professional . ISBN 978-0071447898。（288ページ）
  3. ^ 「配列処理チュートリアル」（PDF） .テキサス大学オースティン校. 2021年12月2日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） . 2019年11月25日閲覧。
  4. ^ 「Microsoft Redirect」 . www.dtv2009.gov . 2007年12月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2022年5月22日閲覧。
  5. ^公式AVS「スマートアンテナ」トピック - ページ4、Wayback Machineに2018年7月1日アーカイブ。AVSフォーラム。
  6. ^ Channel Master CM 3000 郊外型屋外増幅型全方向性 SMARTenna TV アンテナ (CM3000A)、 Wayback Machine より。
  7. ^ 「ADA GNSS妨害防止システム」。2017年6月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年6月27日閲覧。

さらに読む

  • 孫 陳、程 俊、大平 隆 (2008). 『ワイヤレスネットワーク向けスマートアンテナ技術の進歩ハンドブック』プレミアリファレンスソース（第1版）IGI Global . ISBN 978-1599049885。（584ページ）
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Smart_antenna&oldid=1221268182」より取得