テクニカルターム/専門用語は
特別な活動やグループの技術用語 または特徴的な慣用句です
ジャンル内で特定の意味を持たせ/定義した用語で
これによりコミュニケーションの効率性や精度を 高めることができます
Technical Terms of Drone
テクニカルターム
Dd
Data Science
データサイエンス
データサイエンス または データ科学 は データを用いて新たな科学的および社会に有益な知見を引き出そうとするアプローチのことであり その中でデータを扱う手法である 情報科学/統計学/アルゴリズム などを横断的に扱う
データサイエンスは 統計的/計算的/人間的視点 から俯瞰することができる
それぞれの視点がデータサイエンスを構成する本質的な側面であり これらの3つの視点の有機的結合こそがデータサイエンスという学問の神髄である /Blei and Smyth, 2017
これまでのデータ解析における現場の知識の重要性に対する認識不足が データサイエンスという学問に対する幅広い誤解の源泉であると考えられる /Hernan, Hsu and Healy, 2018
データサイエンスで使用される手法は多岐にわたり 分野として
数学/統計学/計算機科学/情報工学/パターン認識/機械学習/データマイニング/データベース/可視化
などと関係する
データサイエンスは はっきりとした応用の文脈をもち 超領域性の様相を呈していて また研究成果に対しては明確な社会的説明責任が求められ さらに 研究成果の質的保証のためには従来の座学的基準以外に質のコントロールのための追加の基準が必要とされる
データサイエンスの有効な推進のためには組織の異種混合性も重要である
これらの要件を満たす科学はギボンズらが主張するモード2科学の一種として認識することが出来る
データサイエンスの研究者や実践者はデータサイエンティストと呼ばれる
データサイエンスの応用としては
生物学/医学/工学/経済学/社会学/人文科学などが挙げられる
化学もそうである
データサイエンスという用語は古くから使われていたが 特に1974年にピーター・ナウアが使用したことで注目を集めた
著書『Concise Survey of Computer Methods』において ナウアはデータ処理手法とその応用を述べる中でデータサイエンスという表現を使用した
2010年代後半から世界的にデータサイエンティストが不足しているので 高度な知識をもたない利用者でも解析ができるシステムの開発が進んでいる
一方 2012年 ハーバード・ビジネス・レビュー誌が「21世紀で最もカッコいい仕事」と位置づけたことから「データサイエンス」という言葉はバズワードになったと見る者もいる
フォーブス誌においても 明確な定義がなく 大学院で習うビジネス分析 が単に置き換えられただけだと批判された
2020年 質の高いメタ分析によれば データサイエンスの需要は増加する
人工知能の爆発的な成長により データサイエンスのような分析系の仕事は人工知能に取って代わられるであろうが コンビニ店員やタクシー運転手のような機械系の仕事が先に取って代わられると予測する専門家もいる一方で 将来のデータサイエンティストの需要は人工知能によって爆発的に伸びると予測する者もいる
Data science is an interdisciplinary academic field that uses statistics, scientific computing, scientific methods, processes, algorithms and systems to extract or extrapolate knowledge and insights from potentially noisy, structured, or unstructured data.
Data science also integrates domain knowledge from the underlying application domain (e.g., natural sciences, information technology, and medicine). Data science is multifaceted and can be described as a science, a research paradigm, a research method, a discipline, a workflow, and a profession.
Data science is "a concept to unify statistics, data analysis, informatics, and their related methods" to "understand and analyze actual phenomena" with data.
It uses techniques and theories drawn from many fields within the context of mathematics, statistics, computer science, information science, and domain knowledge. However, data science is different from computer science and information science.
Turing Award winner Jim Gray imagined data science as a "fourth paradigm" of science (empirical, theoretical, computational, and now data-driven) and asserted that "everything about science is changing because of the impact of information technology" and the data deluge.
A data scientist is a professional who creates programming code and combines it with statistical knowledge to create insights from data.
Foundations
Data science is an interdisciplinary field focused on extracting knowledge from typically large data sets and applying the knowledge and insights from that data to solve problems in a wide range of application domains.
The field encompasses preparing data for analysis, formulating data science problems, analyzing data, developing data-driven solutions, and presenting findings to inform high-level decisions in a broad range of application domains.
As such, it incorporates skills from computer science, statistics, information science, mathematics, data visualization, information visualization, data sonification, data integration, graphic design, complex systems, communication and business.
Statistician Nathan Yau, drawing on Ben Fry, also links data science to human–computer interaction: users should be able to intuitively control and explore data.
In 2015, the American Statistical Association identified database management, statistics and machine learning, and distributed and parallel systems as the three emerging foundational professional communities.
Relationship to statistics
Many statisticians, including Nate Silver, have argued that data science is not a new field, but rather another name for statistics.
Others argue that data science is distinct from statistics because it focuses on problems and techniques unique to digital data. Vasant Dhar writes that statistics emphasizes quantitative data and description.
In contrast, data science deals with quantitative and qualitative data (e.g., from images, text, sensors, transactions, customer information, etc.) and emphasizes prediction and action.
Andrew Gelman of Columbia University has described statistics as a non-essential part of data science.
Stanford professor David Donoho writes that data science is not distinguished from statistics by the size of datasets or use of computing and that many graduate programs misleadingly advertise their analytics and statistics training as the essence of a data-science program.
He describes data science as an applied field growing out of traditional statistics.
Digital Modulation Methods
デジタル変調
デジタル変調 は 搬送波 を不連続に変調する変調方式である
デジタル情報通信などに使われる
デジタル変調の変調波は アナログ変調とは異なり 搬送波が不連続に変化する波形となる
当初 電信からの連想で キーイング/keying という用語が使われたため 古くからある方式の名前にはその影響がある
後に導入された方式においてはアナログと同じ モジュレーション/変調 という用語も用いられるようになった
単一搬送波の変調方式/搬送波の断続
無線電信/電波型式の表記法 では「A1A」で使われる 搬送波の断続による情報通信も ある種のデジタル変調と言える
単一搬送波の変調方式/振幅偏移変調
振幅偏移変調 /ASK/amplitude shift keying はデジタル信号を正弦波の振幅の違いで表し変調する すなわち振幅変調するものである
2値の場合はOOK/on-off-keying と呼ばれる
モールス符号を用いた電信はOOKの一種ともいえる
以前は 使用されることのほとんど無い変調方式であったが ETC/キーレスエントリー/RFIDタグ などの狭域通信/極めて近距離の通信 を中心に用いられることが多くなってきている
特殊なASKとして 以下のものがある
単一搬送波の変調方式/振幅偏移変調/GASK/Gaussian filtered ASK
ガウスフィルタでベースバンド帯域制限したASKである
単一搬送波の変調方式/振幅偏移変調/SSB-ASK/Single Side Band ASK
片側の側波帯のみ伝送するようにしたASKである
単一搬送波の変調方式/振幅偏移変調/PR-ASK/Phase Reversal ASK
バイポーラASKとも言う
BPSKと同じである
単一搬送波の変調方式/振幅偏移変調/>4値ASK
一回の変調/1シンボル で2bit伝送するASKである
単一搬送波の変調方式/振幅偏移変調/性質
振幅変調しているので振幅ノイズやフェーディングなどの振幅変化に弱い
単純なASKの場合は 変復調ハードウェアが簡単で済む
ETCで用いられている狭帯域ASKの場合は FSKと同様 ベースバンド信号をLPFで帯域制限するが そのため送受信機とも線形回路である必要があるため ハードウェアは複雑となる
単一搬送波の変調方式/位相偏移変調
QPSK Gray Coded WMC 位相偏移変調/PSK/phase shift keying は 一定周波数の搬送波の位相を変化させることで変調するものである
変化した位相の種類を増やすことにより 変調1回あたりの送信ビット数を増やすことができる
移動体通信を始め 衛星デジタル放送 や 2400/4800bps のメタル回線用の モデム/アマチュア無線のPSK31 などで用いられている
単一搬送波の変調方式/位相偏移変調/BPSK/Binary Phase Shift Keying
一回の変調/1シンボル で1bit伝送するものである
バイポーラASKであると解釈することも出来る
単一搬送波の変調方式/位相偏移変調/QPSK/Quadrature Phase Shift Keying
一回の変調/1シンボル で 2bit伝送 するもので 位相変化を4値とする
単一搬送波の変調方式/位相偏移変調/8PSK/8 Phase Shift Keying
一回の変調/1シンボル で 3bit伝送 するもので 位相変化を8値とする
単一搬送波の変調方式/位相偏移変調/OQPSK/Offset QPSK
I軸とQ軸の時間を1/2シンボルずらして変調したQPSKである。結果的に零点を通らなくなるため 振幅変動が小さく 増幅器の線形性の要求が緩和される
振幅変動は後述のπ/4 shift QPSKよりも小さいため優れているが 受信にリミッタが使えず回路が簡単な遅延検波が使えないことから 日本ではπ/4 shift QPSKがもてはやされた
cdmaOne携帯電話やZigBeeで使われている
00・01・10・11 の順にせず 隣り合う符号状態が1となるようグレイ符号を使用することに注目
単一搬送波の変調方式/位相偏移変調/π/4シフトQPSK
一回の変調/1シンボル 毎に互いに45度/π/4ラジアン 位相の異なるQPSKを交互に用いるQPSK
位相偏移時に零点を通らないため 受信にリミッタを使うことができ 振幅変動に強くできるのが特徴である
その場合 遅延検波が使われることが多い
そのため差動符号化されている/π/4シフトDQPSKと呼ばれることもあるがDは省略されることが多い
また FSKと類似した位相偏移であるため FSKとみなしてディスクリ検波することもできる
NECの赤岩芳彦/現九州大学教授 永田善紀らによって移動体通信への適用が研究されたことがきっかけとなり 1980年代後半に盛んに研究された
その結果 PDC方式のデジタル携帯電話やPHSなど 多くの移動体通信の変調方式に採用されている
単一搬送波の変調方式/位相偏移変調/PLL-QPSK
π/4シフトQPSKをPLLに入力し 定振幅化したもので 結果的に作られる変調信号は4値FMやπ/4シフトQPSKと類似しており 復調互換性を持たせることもできる
完全に定振幅化されているので C級増幅器を使ってもスペクトラムは変化しない
1979年 松下通信工業の本間光一 らによって開発された
警察無線機で使われている
単一搬送波の変調方式/位相偏移変調/π/2シフトBPSK
一回の変調/1シンボル 毎に互いに90度/π/2ラジアン 位相の異なるBPSKを交互に用いるBPSK
ウィルコムのPHSで使われている
単一搬送波の変調方式/位相偏移変調/π/4シフトQPSK/性質
伝送品質/C/N比 に対する伝送誤り率が良好
多値PSKでは変調回路が また総じて復調回路が複雑になる
単一搬送波の変調方式/周波数偏移変調
周波数偏移変調/FSK/ frequency shift keying は 例えば データが 0のとき搬送波を低周波数 1のとき高周波数に変化させる方式
アナログでは周波数変調に相当する
300/600/1,200bps のメタル回線用のモデムなどで用いられている
無線による印刷電信/テレタイプ で使われた
単一搬送波の変調方式/周波数偏移変調/発振器切替型FSK/古典的なFSK
低周波数の発振器と高周波数の発振器をそれぞれ用意して データの 0/1 に応じて発振器をスイッチで切り替えることで変調する方式
単一搬送波の変調方式/位相連続FSK/CPFSK/Continuous Phase FSK
位相変化が不連続にならないように周波数を切りかえるようにしたFSK
占有帯域幅を狭くすることができる
VCO/電圧制御発振器 の制御電圧を変化させて周波数変調することで容易に変調可能である
ただし PLLでロックさせてしまうと PLLのフィードバック制御により周波数偏移がゼロになるように徐々に修正されてしまうため変調歪みを生じる
単一搬送波の変調方式/周波数偏移変調/MSK/Minimum Shift Keying
位相連続FSKの変調指数を小さくすることで 占有帯域幅を狭くすることができるが 変調指数0.5でASKとほぼ同じ スペクトラム/占有帯域幅 となり さらに変調指数を小さくしても占有帯域幅は変わらなくなる
変調指数が0.5の位相連続FSKを特にMSKという
となりあうシンボルに対応する搬送波位相偏移が丁度90度/π/2シフトBPSKと同じ になるため 同期検波や遅延検波が使え 復調しやすい
変調は VCOによる変調も可能であるが 変調指数を正確に0.5に設定/維持することが難しく またPLLによる変調歪みの問題を避けるため 直交変調器が使われることが多い
単一搬送波の変調方式/周波数偏移変調/GMSK/Gaussian Filtered Minimum Shift Keying
ベースバンド信号をガウスフィルタ/ガウス特性のローパスフィルタ で帯域制限したMSKである
BbT=0.25まで絞ることで スペクトル効率1bit/s/Hz を達成できた
BbT/Bandwidth－Time product とは ガウスフィルタの3dB帯域幅に変調速度の逆数を掛けて正規化した値である
BbT積とも言う
例えば 16kbpsのNRZ信号を3dB帯域が4kHzのガウスフィルタに通してFM変調した信号はBbT=0.25である
ガウスフィルタは ROMフィルタで作るかベッセルフィルタで近似して作る1981年 当時の日本電信電話公社の室田和昭と平出賢吉が発表した
GSM方式の携帯電話で用いられている
アマチュア無線のパケット通信でのGMSKはVCOでの変調が殆どであり しかも変調指数の正確な設定/管理が困難である事情により 実質的にはGFSKである
単一搬送波の変調方式/周波数偏移変調/GFSK/Gaussian Filtered Frequency Shift Keying
ベースバンド信号をガウスフィルタで帯域制限した位相連続FSKであるBluetoothで用いられている
単一搬送波の変調方式/周波数偏移変調/多値FSK/多値FM
多値化したFSKである
日本では4値化した4値FMが赤岩芳彦らによって研究されていた
通常のFSKはデジタルデータ/NRZ の0と1をそれぞれ -fと+fに変化させるが 4値の場合は 00/0/10/11 をそれぞれ -f/-f/3/+f/3/+f に変化させる
こうすることで 倍の情報が送れる
または 同じ情報であれば 半分の帯域幅で済む
ルートナイキストフィルタを使うことで GMSKと同じスペクトル効率1bit/s/Hzを達成できた
GMSKよりも良好なBER特性が報告されている
しかし 多値化されているため 変調器の周波数偏移が狂うと復調できなくなる また復調器/ディスクリミネータ のF-V特性が狂っても復調できなくなると言う無線機製造上の欠点があった
これらの管理は後に出てくるQPSKのような多値化PSKの方が容易であったため 防衛用無線機/85式野外無線機 や ページャ に採用されたものの 現在は主流から外れている
単一搬送波の変調方式/周波数偏移変調/多値FSK/FSK方式研究の終焉
1980年代中頃まではデジタル移動通信用の本命としてFSKが研究の中心であった
当時は何よりも消費電力の観点からC級増幅器の使用が必須であると考えられていたためである
その後 隣接チャネルへの漏洩規格を緩和し 時分割送信/TDMA) とすることで送信している時間率を下げることで 実用的な消費電力で線形増幅器の使用が可能となったことから FSKの研究は一気に終焉を迎えることになった
研究は終わったが GSM/Bluetooth で採用されている方式であり 商用方式としては今でも主流である
単一搬送波の変調方式/周波数偏移変調/多値FSK/性質
振幅が一定であるため 振幅変動の影響を受けにくい
変復調回路は振幅変調ほどではないが位相変調より小規模で済む
PAに効率の良いC級増幅器が使える
伝送品質/C/N比 に対する伝送誤り率はASKより良好だがPSKには劣る
単一搬送波の変調方式/周波数偏移変調/直角位相振幅変調
直角位相振幅変調/QAM/quadrature amplitude modulation は 多値のASKを直角位相変調することで 位相変化と振幅変化を組み合わせた変調方式である
1シンボルあたり送れる状態数を多くできるため伝送効率が良いのが特徴であるが 反面シンボル間の 振幅/位相距離 が近くなるため 必要とするC/N比はPSKなどに比べると高い
シンボル当たりの状態数に応じて16QAM/64QAM/256QAM などと呼ばれる
組み合わせ個数が多いことを利用し 通信線の状況に合わせて通信速度を変化させることにより 送信誤りでの再送信による速度低下の影響を少なくし送信効率をあげることもできる
7,200/9,600/12,000/14,400/16,800/28,800/31,200/33,600/56,000bps のメタル回線用のモデムなどで用いられている
マイクロ波による地上および衛星通信/携帯電話/モバイル通信 でも多用される
あまり使われていないが 16APSK/32APSK というものもある
8PSKの振幅を2段階以上に切り替えて変調したものと考えることができるが QAMの信号ダイアグラムを複数の同心円の上に並ぶよう再配置して消費電力の変動を小さくしたものとも言える
遅延検波が可能とされる
BSの4K並びに8K放送では16APSKを使っているが 既存の 4PSK/8PSK の衛星デジタル放送と比べパラボラアンテナが同心円の数だけ大型化する欠点がある
同放送はフレームレートを倍増した際に必要な帯域の増加が二割未満に留まる事から 一時期は同程度のスロット/地デジで言うセグメント の割り当てで32APSKを採用してフレームレートを既存のデジタル放送に比べ倍増する事も検討された
多搬送波の変調方式/直交周波数分割多重方式
直交周波数分割多重方式/orthogonal frequency-division multiplexing/OFDM は デジタル変調の一種である
coded OFDM/COFDM とは実質的に同一である
フランスの Centre Commun d'Etudes de Télévision et de Télécommunications/放送通信研究所/CCETT で 第3世代移動通信システム用に開発されたが 本格的に導入されたのは第3.9世代移動通信システムからである
データを 多数の搬送波/サブキャリア に乗せるので マルチキャリア変調に属する
これらのサブキャリアは互いに直交しているため 普通は周波数軸上で重なりが生じる程に密に並べられるにも拘わらず 従来の周波数分割多重化方式/FDM) と異なり 互いに干渉しない利点がある
サブキャリアは高速フーリエ変換/FFT アルゴリズムを用いて効率的に区別できる
OFDMは広帯域デジタル通信において 無線／有線の区別を問わず広く使われている
具体的な応用としてデジタルテレビや放送/ブロードバンドインターネット接続 が挙げられる
各々のサブキャリアは直交振幅変調/QAM 等の従来通りの方式で 低シンボルレートで変調される
この段階でのデータレートは 同じ帯域幅のシングルキャリア変調と比較すると同程度である
では主要な長所は何かと言うと 複雑なフィルタ回路なしでも悪い伝送路/チャネル 状況に対応できる点である
具体的には 長い銅線による高周波の減衰/マルチパスによる狭帯域干渉/周波数選択性: フェージング 等に強い
OFDMは 高速の変調を受けた単一の広帯域幅信号ではなく ゆっくりとした変調を受けた多数の狭帯域幅信号を使っているとみなせる
このためチャネルのイコライザーは簡易で済む
シンボルレートが低いおかげでシンボル間のガードインターバルが利用できるため 時間軸上での拡散への対処や 符号間干渉/ISI の除去が可能になる
さらにシングルキャリアネットワークの構成が容易になる利点もある
これは遠距離にある複数の送信機からの信号同士が強め合うように重ね合わせることができるためである
従来の方式では信号同士が干渉で妨げ合うのが普通だった
多搬送波の変調方式/直交周波数分割多重方式/特性と動作原理/直交性
OFDMでは サブキャリアの周波数はお互いのサブキャリアが直交するように選ばれる
よってサブチャネル同士の混信がなくなるために搬送波干渉ガード帯域が必要とされず 送受信機の設計を大いに単純化できる
具体的には従来のFDMと異なり 各サブチャネルに対し別々のフィルタを用意する必要がない
直交性のおかげで高いスペクトル効率が得られ 理論上の限界であるナイキスト・レートに匹敵する
割り当てられた周波数帯はほとんど全て無駄なく利用できる
一般にOFDMは「白」に近いスペクトルを持ち 他の共同伝送路ユーザーに対する電磁干渉特性が良性である
OFDMではその直交性によりFFTアルゴリズムを利用でき 変調器ではIFFT 復調器ではFFTを用いて効率的に実装できる
その原理および利点は1960年代から知られていたが 広く使われるようになるにはFFTを能率的に計算できる低コストのデジタル信号処理ICの普及を待つ必要があった
OFDMでは受信機と送信機に非常に正確な周波数同期を必要とする
これは 周波数がずれるとサブキャリア間の直交性が崩れてしまい 搬送波間干渉 すなわちサブキャリア間における干渉/ICI を引き起こすからである
周波数オフセットは一般的に 送信機や受信機の局部発振器の発振周波数のずれ もしくは移動によるドップラー偏移が原因である
ドップラー偏移は受信機で単独で補正することが可能ではあるが マルチパス存在下では反射がさまざまな周波数オフセットに現われるのでより訂正しにくく 状況は悪化する
この影響は一般的に移動速度の増加するにつれ悪化し 高速移動体でのOFDMの使用を制限している重要な要因である
ICI抑制の手法は多数提案されているが 受信機が複雑になるという問題がある
多搬送波の変調方式/直交周波数分割多重方式/特性と動作原理/適応伝送
チャネルに関する情報が受信機側から送られるならば 劣悪なチャネル状況に対する耐性をさらに強めることができる
適応変調ではこのフィードバック情報に基づき サブキャリア全体 もしくは個別にチャネルコーディングと電力配分を変更することが可能である
後者の場合 特定の範囲の周波数帯域が干渉もしくは減衰している時にはその帯域のサブキャリアを使用不可能にする もしくはより頑強な変調やエラーコーディングを適用して低速で伝送させることもできる
離散マルチトーン変調/DMT はOFDMをベースとしており ビットローディングと呼ばれる手法を用いてサブキャリアを個別にチャネル状況に適応させる通信システムである
この代表例がADSLやVDSLである
アップリンクとダウンリンクの速度は目的に応じてサブキャリアを割り当てることにより可変にすることができる
適応レートDSLはリアルタイムでサブキャリアの割り当てを変更することができる
これにより同一チャネルによる干渉に適応でき 帯域を必要とするユーザーに割り振ることができる
多搬送波の変調方式/直交周波数分割多重方式/特性と動作原理/多元接続への拡張
OFDMシステムの基本形態は1つの伝送路内でOFDMシンボルを用いてデータを伝送する形態であることから デジタル変調技術であるがマルチユーザーチャネルアクセス技術ではないと考えられる
しかしOFDMは 時間/周波数/コーディング分割 を利用することによ多元接続/マルチアクセス を組み込むことができる
直交周波数分割多元接続/OFDMA では 異なるユーザーに異なるサブキャリアを割り当てることで周波数分割多元接続を実現している
OFDMAはユーザーそれぞれに異なる数のサブキャリアを割り当てることでCDMAのようにサービス品質を差別化でき CDMAのような複雑なパケットスケジューリングや媒体アクセス制御スキームといった問題を回避できる
一般的にWiMAXで知られるIEEE 802.16規格はOFDMAを採用している
OFDM-CDMAとしても知られる マルチキャリア符号分割多元接続/MC-CDMA では ユーザーのコーディング分離のためCDMAのスペクトラム拡散通信とOFDMが組み合わされている
手動の 固定チャネル割当/FCA/fixed channel allocation の周波数設定が単純化される または複雑な 動的チャネル割当/DCA/dynamic channel allocation 設定を回避できる割には同一チャネル干渉を低減できるメリットがある
多搬送波の変調方式/直交周波数分割多重方式/特性と動作原理/スペース·ダイバーシティ
OFDMベースの広範囲放送規格では 受信機は複数の空間的に離れた送信機からの信号を同時に受信することで様々なメリットを得ることができる
これは複数の送信機からの信号の発信は限定されたサブキャリア間の干渉を引き起こすだけであり 一般的には広範囲の信号増強になるためである
これは多くの地域において複数の送信機が同じ周波数帯で同じ信号を同時に送信する 単一周波数ネットワーク/SFN/single frequency networks を可能にするメリットがある
SFNは送信データを異なる周波数に置き換えて再送信する従来の 複数周波数ネットワーク/MFN/multi-frequency networks と比較してはるかにスペクトルを効率よく利用できる
SFNは異なる送信機間にある受信機においても結果的にダイバーシティ利得の増加のみとなる
これにより全てのサブキャリアの受信信号平均強度が増えるため MFNと比較しカバーエリアは広がり ユーザが必要レートを下回る確率は比較的減少する
ガードインターバルはデータに冗長性を持たせる つまり伝送容量を減らすだけであるが 放送システムで使用されるようなOFDMシステムは意図的に長いガードインターバルを使用している
これはSFNにおいて送信機間隔をより大きくすると同時に SFNセルサイズをより拡大できるようにするためである
SFNにおける送信機間隔の最大距離は信号がガードインターバル期間内に進む距離と同程度とするのが目安である
例えば ガードインターバルが200マイクロ秒であれば送信機間隔は最大60kmとなる
SFNは送信機マクロダイバーシティの一形態であると言える
この概念ではSFNグループのタイムスロットを変更する 動的単一周波数ネットワーク/DSFN の利用が可能である
OFDMはアレイアンテナやMIMOチャネルといった他の種類のスペース・ダイバーシティと組み合わせることも可能である
これは無線LANの標準規格のひとつであるIEEE 802.11nで使用されている
Decibel-Milliwatts/dBm/dBmw
dBm or dBmW (decibel-milliwatts) is a unit of level used to indicate that a power level is expressed in decibels (dB) with reference to one milliwatt (mW). It is used in radio, microwave and fiber-optical communication networks as a convenient measure of absolute power because of its capability to express both very large and very small values in a short form. dBW is a similar unit, referenced to one watt (1,000 mW).
The decibel (dB) is a dimensionless unit, used for quantifying the ratio between two values, such as signal-to-noise ratio. The dBm is also dimensionless, but since it compares to a fixed reference value, the dBm rating is an absolute one.
The dBm is not a part of the International System of Units (SI) and therefore is discouraged from use in documents or systems that adhere to SI units (the corresponding SI unit is the watt). However, the unit decibel (dB), without the 'm' suffix, is permitted for relative quantities, but not accepted for use directly alongside SI units. Ten decibel-milliwatts may be written 10 dB (1 mW) in SI.
In audio and telephony, dBm is typically referenced relative to a 600-ohm impedance, while in radio-frequency work dBm is typically referenced relative to a 50-ohm impedance.
dBmまたはデシベルミリワット/dBmW は 電力を1ミリワット/mW を基準値とするデシベル/dB の値で表した単位である
電波や光ファイバーなどで信号の強さを表すのに用いられる
dBmで表すことで 非常に大きな値から非常に小さな値までを 少ない桁数の数字で簡便に表すことができる
1 nW = -60 dBm
1 µW = -30 dBm
1 mW = 0 dBm
1 W = 30 dBm
1 kW = 60 dBm
これに対し 1ワット/W を基準値としたものがdBWであり その値は dBmで表した時よりも30小さくなる
Drone Racing
ドローンレース
かつてのマルチコプターは浮上して何とか飛べるという状態だったが 2010年代以降 スマートフォンに搭載されるMEMSジャイロスコープや加速度センサの小型化/高性能化/リチウムポリマーバッテリーの大容量化 の恩恵を受け それらを搭載したマルチコプターの飛行性能は飛躍的に向上した
それに伴いドローンレースが世界各地で開催されるようになった
近年はテレビ番組で放送されるなど 盛り上がりつつある
指定された飛行ルートを最短時間で飛ぶタイムレースなど 操縦士の技量で優劣を付けるのが主流である
Drone racing is a sport where participants control "drones" (typically small radio-controlled aircraft or quadcopters), equipped with cameras while wearing head-mounted displays showing the live stream camera feed.
Similar to full-size air racing, the goal is to complete a course as quickly as possible.
Drone racing began in 2011 in Germany with a number of amateur drone controllers getting together for semi-organized races in Karlsruhe.
Technology
FPV (first-person view) flying means that pilots only see what the drone sees.
This is accomplished by live streaming footage from a camera mounted on the drone’s nose.
The image is transmitted as analog video (typically 2.4 GHz or 5.8 GHz frequency, 1.3 GHz for distant transmission) to goggles or a monitor worn by the pilot.
The remote control, drone, and goggles are all connected via radio and must transmit with sufficient speed and reliability to allow effective control.
FPV goggles on the market range from $40 to $800, with the more expensive goggles offering more and better features.
Some of these features include receiver diversity, digital HD video, head tracking, multiple frequency settings, band settings, and DVR (digital video recorder) recording functionality.
Digital video systems offer much better image quality and are now becoming much more commonplace.
While the pilot always requires goggles, some drone racing organizations insist they should also be used among spectators alike by simply switching the frequency to the channel of the racer one wants to watch, although this can only be done with drones with analog video transmission, as digital transmission is usually a one-to-one pairing with the pilot.
Any drone could be used to race; however, competitive FPV racing leagues require drones to meet certain standards.
For competitions, aircraft are typically separated into classes, separating winged craft from rotorcraft and also categorizing them by size and power.
MultiGP, a community of pilots, defines community-produced specifications for aircraft classes.
The Drone Racing League (DRL) makes all of the drones used in its events in-house; pilots are supplied with drones, backup drones, and parts by the league itself, not independently.
DR1 Racing utilizes an open-specification class format that relies on each team in the series to supply their own drones, goggles, and gear. Recently, they added the Pro-Class racing drone, which is currently the largest competitive drone racing format in the world.
Racing drones are designed for speed and agility, as opposed to photography and video drones which are focused more on hovering and stable filming. A photography quadcopter design will typically have four motors configured in an X-pattern, all equally spaced apart.
A racing model will typically have its four motors configured in an H-pattern configured to thrust the drone forward, not up.
Another specific characteristic of drone racing is the number of propellers’ blades.
3-blade or 4-blade (instead of 2-blade) propellers have a shorter diameter, allowing for a smaller frame with increased acceleration and maneuverability capabilities. Because of their light weight and electric motors with large amounts of torque, drones can accelerate and maneuver with great speed and agility.
This makes for very sensitive controls and requires a pilot with a quick reaction time and a steady hand.
Racing drones also have their cameras situated at the front of the drone, since the drone always flies forwards and the pilot needs to be able to navigate.
Photography drones usually have high-quality cameras situated underneath the drone body with a gimbal, which allows the drone to film from above while hovering.
BMW held the Drone Racing League’s 2018 Semi-Finals race at their automobile museum, the BMW Welt, in Munich, Germany, and sold out the event with 3,000 fans.
Course Design
MultiGP provides community standards for their chapters to safely design their own courses and also generates individual pilot competition through their Universal Time Trial Track program which ranks pilots worldwide on standard measured courses.
DRL creates complex, three-dimensional racecourses in locations internationally.
The Sci-Fi inspired tracks stretch around a mile-long.
DR1 Racing's Champions Series is an outdoor racing circuit, flying in iconic locations around the world. Each location or race uses a mixture of environmental and manmade elements to create the course.
The courses for the 2017 season included the Trona Pinnacles, the Mojave Boneyard at the Mojave Air and Space Port, the DHL Bonn Post Tower, Bunowen Castle in Ireland, Spike Island, and Isle of Man TT.
DR1's Micro Series uses indoor locations, with thematic elements.
Others such as the U.S. National Drone Racing Championship tend to conduct their races in open areas with less catastrophic obstacles (flags and cones vs. walls and tunnels).
Simulators
Drone racing can be also simulated on computers via drone flight simulators such as EreaDrone (recognized by the Fédération Aéronautique Internationale), Velocidrone, Liftoff, neXt, DRL Simulator, etc.
Players can use game controllers such as an Xbox or PlayStation controller; however, some radio controllers support plug and play as well.