TMYTEK mmW-SDRを用いたアンテナ・オン・ディスプレイ（AoD）の検証

成功事例: TMYTEK mmW-SDRを用いたアンテナ・オン・ディスプレイ（AoD）の検証

「TMYTEKのmmW-SDRプラットフォームを利用したVisionoxの最先端アンテナ・オン・ディスプレイ（AoD）技術のリアルタイム無線デモンストレーションの成功は、FR2ビームフォーマーBBoxと周波数コンバーターを通じてAoDを検証します。この検証により、ビーム管理の測定にかかる時間と労力を節約することで効率が向上します。」

Dr. Huan-Chu Huang（IETフェロー＆EMAフェロー）、 Senior Antenna Technology ExpertVisionox Technology Inc.、中国

はじめに

この成功事例では、Visionoxの先進的なAoD技術（世界最薄のタッチセンサーと共層されたAoD）をTMYTEKの高度なmmW-SDRプラットフォームを用いて検証するプロセスを紹介します。このデモンストレーションは、28 GHzを中心とする5G ミリ波バンド n261を通じたリアルタイムの高データレート無線ビデオ伝送を紹介しています。

5GおよびBeyond 5G（B5G）技術、例えば6Gを利用するスマートフォンでは、従来の4G電話よりもアンテナの数が大幅に増加しています。また、5GおよびB5Gスマートフォンのスクリーン対ボディ比も増加しています。その結果、アンテナとディスプレイの間で重大な矛盾が生じ、新しいアンテナ技術の開発が促進されています。

さらに、従来のハンドセット・アンテナは一般にユーザーの干渉や金属障害物の影響を受けやすく、明確に無線通信の品質が低下します。アンテナ・オン・ディスプレイ（AoD）技術は、視覚的に透明なアンテナをディスプレイに再配置して組み込むことで、これらの問題を効果的に緩和します。これにより、遮断（特にゲームやビデオのために横向きで手によるものや金属製のテーブルによるもの）を減らし、アンテナのビームカバー範囲を広げ、無線通信の品質を向上させます。

画像1: Dr. Huan-Chu HuangがTMYTEK mmW-SDRプラットフォームを使用してVisionoxのアンテナ・オン・ディスプレイ（AoD）技術を紹介。

画像2: Visionoxの世界最薄のAoD設計アーキテクチャが、手や金属による遮断を減少、より広いビームカバー範囲を提供。

課題

従来の携帯電話内蔵アンテナは、ユーザーの干渉や手や金属物など障害物による遮断により、性能低下を引き起こしやすくなっています。この性能低下は、スマートフォンが高いスクリーン対ボディ比を採用し続ける中で、無線通信の品質を低下させる難しい課題となっています。

さらに、Visionoxは、AoD技術の性能を検証するための最適な方法を見つけるという課題に直面していました。具体的には、ビーム管理と伝送特性を検証し、AoDが信頼性の高い無線通信を提供できることを確認する必要がありました。適切な検証を行なわなければ、従来のアンテナシステムに対するAoD技術の完全な可能性と利点を示すのは難しいでしょう。

解決策: TMYTEK mmW-SDRによる検証

AoD技術の有効性を検証するために、Dr. Huan-Chu Huangと彼のチームはTMYTEKのmmW-SDRプラットフォームを活用しました。このプラットフォームはミリ波技術とソフトウェア無線（SDR）機能を統合したもので、無線研究と開発のための多目的なテストベッドを提供します。mmW-SDR技術は、アンテナシステムとビームフォーミングの能力を備え、迅速なプロトタイピングとアルゴリズムのテストを可能にし、多様な無線通信アプリケーションの開発に適応できるテストベッドを提供します。

画像3: このプラットフォームはミリ波技術とソフトウェア無線（SDR）機能を統合し、無線研究と開発のための多用途の試験台を提供。

mmW-SDRの主要コンポーネント:

• ミリ波ビームフォーマー（BBox）：ビームステアリング、管理および追跡のためのRFコンポーネントT/Rスイッチ、PA、LNA、および位相シフターを構成。
• 広帯域周波数コンバーター（UD Box）：24〜44 GHzのRFスペクトル範囲をカバーし、ミリ波周波数への研究能力を拡張。
• NI USRP 2974：10 MHzから6 GHzの周波数を処理できる多チャンネルSDRで、2つの独立したTXおよびRXチャネルを持つ。

画像4: 上記の図は、手による遮断の有無のシナリオを示します。

成功事例の実施:

1.セットアップ：

• 視覚的に透明な1 × 4アンテナアレイを組み込んだVisionoxのAoDプロトタイプをmmW-SDRテストベッドに接続。
• UD Boxがベースバンド周波数をミリ波周波数に変換し、USRP 2974が通信のためのベースバンド信号を生成。
• ホーンアンテナを受信セットアップの一部として使用し、信号の送受信を監視。

2.テストシナリオ：

• 遮断テスト: Dr. Huangは、手でアンテナを遮断すると信号利ゲインが大幅に低下することを実演。手を取り除くと、性能が即座に回復し、AoDの優れた感度とリアルタイム適応性を強調。
• 信号の完全性: さまざまな手の位置や動きを含む条件下で連続的な信号伝送をテストし、実際の使用状況をシミュレート。
• ビーム管理: TMYTEKのビームフォーマーを利用して、異なる向きや位置での最適な性能を確保するためのビーム管理と追跡テストを実施。

結果

検証プロセスにより、TMYTEKのmmW-SDRプラットフォームと統合されたAoD技術が安定したリアルタイム無線性能を提供することが確認されました。主な観察結果は以下の通りです：

• 改善された信号の完全性：AoDは、従来のアンテナ、特にミリ波アンテナでは簡単に無線性能が劇的に低下するような困難な使用条件（例えば、両手で持ってゲームやビデオを見るためのランドスケープモード）でも高い信号完全性を維持。
• 向上したユーザー体験：アンテナをディスプレイに再配置することで、高いデータレートと低い通話切断率を効果的に達成し、特にゲームやビデオストリーミング時のユーザー体験を大幅に向上。
• 効果的なビーム管理：TMYTEKのビームフォーマーにより、正確なビームステアリングと管理が可能となり、最適な信号送受信を実現。

結論

ディスプレイ分野で世界的に有名な会議である2023年のSIDで「Best New Display Component」のPeople's Choice賞を受賞したVisionoxのAoD設計に対する栄誉は、その素晴らしい革新性を裏付けています。TMYTEKのmmW-SDRプラットフォームを用いたVisionoxのアンテナ・オン・ディスプレイ（AoD）技術の成功したデモンストレーションと検証は、無線通信の向上におけるこの革新の可能性を強調しています。電気工学、通信工学、アンテナ工学などの分野のエンジニアや研究者にとって、このユースケースは、ワイヤレス信号伝送における一般的な課題を克服するために、高度なアンテナシステムをディスプレイ技術と統合する実用的なアプリケーションを示しています。TMYTEKのmmW-SDRプラットフォームは、AoDの性能と信頼性の検証に役立ち、5G以降の将来の進歩に道を開くことが証明されました。