PCB技術 - マルチレーダ間相互干渉の有効な解決策を検討する

運転支援システム（AdvancedDriverAssistanceSystems、略称ADAS）の近年の急速な発展に伴い、新車でのミリ波レーダーの組み立て率はますます増加しています。将来的には大通りを走る車両にミリ波レーダーが配備されるようになると、レーダー間の干渉はますます無視できない問題になるだろう。

マルチレーダー間の相互干渉の問題に対して、ガートランドのAlpsレーダーSoCはユーザーに有効な解決策を提供しました。さらに展開する前に、一般的なレーダー間の信号干渉がどのようなものであるかを見てみましょう。図1は典型的なFMCWレーダー信号が干渉された例です。レーダが動作中に周囲の他のレーダからchirp信号を受信し、その干渉信号の周波数が現在のレーダの動作周波数に近い場合、干渉源はレーダの有効中間周波数帯域幅（IFbandwidth）内に入ります。図2は干渉信号がレーダーの有効中間周波数帯域幅に入った場合を示しており、この時干渉信号は有効信号波形に大きな影響を与え、有用な目標信号が検出されない、または虚偽の目標点が発生しやすいことがわかります。

上述の干渉問題を解決するために、Alpsチップ中のbaseband加速器は、frequencyhoppingモード、chirpshiftingモード、phasescramblingモード、およびinterferencemitigation機能を含む多種の干渉防止機能を集積している。

図1

 図2

01 Frequencyhoppingモード

このモードは、乱数生成器−排他的論理和鎖によって、frame中の異なるchirpの開始送信周波数をランダムに変化させます。

frequencyhoppingモードの信号は、次の図3に示されている：

排他的OR鎖状態が0の場合、chirpの開始周波数を変更せず、排他的OR鎖状態が1の場合、chirpの開始周波数を変更します。

環境中に同じスイープ帯域幅の干渉信号が存在する場合、干渉信号と混合して生成される中間周波数信号はAlpsのアナログ帯域幅の外にあるchirpの開始周波数をランダムに変化させます。

この中間周波数信号はフィルタでフィルタリングされるので、フレーム全体で受信される干渉信号エネルギーは約半分に低下します（周波数を変更するchirpの数と周波数を変更しないchirpの数が同じであると仮定する）。

一方、帯域内に入る干渉信号については、chirp間に現れる周波数が乱数であるため、そのエネルギーは2 D−FFT全体のスペクトル内に分配されるため、収束して偽の目標干渉を生じることはありません。

図３

02 Chirpshiftingモード

frequencyhoppingモードと同様に、このモードは乱数生成器−排他的論理和チェーンによってframe中の異なるchirpの開始時点をランダムに変更します。

排他的OR鎖状態が1の場合、chirpの開始時点を変更し、状態が0の場合、chirpの開始時点を変更しません。

レーダ周波数に近い干渉源が環境に存在する場合、chirpの開始時点をランダムに変更することにより、干渉信号と混合して生成される中間周波数信号もAlpsのアナログ帯域幅の外にあり、frequencyhoppingモードと同様の効果を得ることができます。

図4

03 Phasescramblingモード

このモードでは、Alpsは乱数生成器によってフレーム中の異なるchirpの開始位相をランダムに変化させます。干渉信号が発生すると、位相がランダムに変調されるため、そのエネルギーは2 D−FFTのスペクトル全体に分配されるため、収束して偽のターゲット干渉を生じることはありません。

以上の3つのモードでは、Alpsはすべて異なる状態のchirpを位相補償する必要があり、それによってchirp変調による位相誤差を低減します。補償が適切でないと、2 D−FFTスペクトルに速度次元に沿った偽のターゲットが発生しやすくなります。Alps独自のBaseband加速器は自動的に前の2つの耐干渉モードを補償するが、phasescramblingモードについては、ユーザーはレーダーの標定段階で180度の位相をより正確に補償することができ、それによって3つのモードの効果、すなわち速度次元spurを生成しません（現在のAlpsSDKには標定命令が統合されており、ユーザーは標定段階で呼び出しやすい）。

04 Interferencemitigationモード

Alpsのbaseband加速器には、前の3つの耐干渉方式に加えて、干渉除去のアルゴリズムが統合されています。レーダが時間領域信号波形を収集すると、信号の振幅変化率が判断されます。信号に振幅変化率の異常があるサンプリングポイントが発見されると、これらの信号は干渉として認識されます。この場合、Alpsはこれらの信号を除去処理し、2 D−FFTのノイズ底を低減します。

以上はマルチレーダーの相互干渉問題に対して、Alpsはユーザーの選択と使用のために多種の手段を提供し、干渉の抑制、干渉の除去に積極的な役割を果たしました。

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