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LTEの動作と測定におけるMIMO:LTEテストの概要 | キーサイト

アプリケーションノート

はじめに

このアプリケーション・ノートは、LTE(Long Term Evolution)でのMIMO(マルチ入力マルチ出力)無線機の動作を理解する必要のある方を対象としています。MIMO(空間多重化とも呼ばれる)は、LTEで実装される何種類かのマルチ・アンテナ手法の1つです。このアプリケーション・ノートでは、主にMIMOの実装について説明します。

広帯域アプリケーション(ストリーミング・ビデオなど)の普及により、無線システムのスループットの向上やカバレージの拡大への要求がますます高まっています。このようなニーズは、OFDM(直交周波数分割多重化)や64QAMなどのI/Q変調方式の使用によりある程度は満たされてきました。その他の最適化手法として、マルチ・アンテナを使用する方法があります。これには、2本以上のアンテナの使用、マルチパス信号を結合するレシーバ・チェーン、位相相関のある複数の基地局アンテナによるカバレージ・エリアの制御などがあります。

この他にも、さまざまな手法が新しく開発されつつあります。利用可能な帯域の使用方法を変えるいくつかの手法が試みられています。その1つがMIMOです。LTE(Long Term Evolution)を規定した3GPP仕様のリリース8には、新しい動作要件が含まれています。これは、基地局とハンドセットが複数の送受信チェーンを経由して通信し、無線伝送経路の間の違いを利用する手法です。その目標は、セルの容量全体の拡大と、1人のユーザがシステムで利用できるデータ・レートの向上です。

MIMO無線機は、トランスミッタとレシーバの間を複数の経路を利用することにより、1つのチャネルを使用した場合よりも、占有するRF帯域幅を有効に利用できます。従来の単一チャネル無線システムが、トランスミッタとレシーバ間に1本のデータ・パイプを通すものだとすると、MIMO無線システムの目的は、そのようなパイプを複数通すことにあります。このためには、トランスミッタからレシーバへの経路の数学的モデルを作成し、その方程式を解く必要があります。しかも、チャネルは変化するので、この計算はできるだけ高速に行う必要があります。データ・パイプが完全に分離されていれば、チャネルの容量は、トランスミッタ/レシーバ・ペアの追加数に比例して増加します。

しかし、実際の無線環境では容量はそれほど簡単には増加しません。MIMO無線機の動作は、パイプを分離できることに依存しています。数学の問題を解く場合と同様に、未知数の個数に対して十分な個数の方程式が必要になります。この他に、干渉、雑音、相互運用性、ハードウェアのコスト、消費電流などの一般的な問題にも対処する必要があります。

無線機が単独で正しく動作するだけでなく、さまざまなメーカの異なるデザインが混在する中でも正しく動作することを保証するには、テストが重要な役割を果たします。

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