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MIMOの技術概要

MIMO開発

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)では送信機と受信機の両方で複数のアンテナを使用して、RFスペクトラムをより効率的に使用します。

  Figure 1. Simplified representation of 2x2 MIMO radio system.
  MIMO

数学的なアルゴリズムを使用して複数の送信機にユーザ・データを拡散します。送信信号は時間、周波数、空間の3次元で表されます。この空間多重化はMIMOの共通の伝送技術で、独立した個別にコード化されたデータ信号をそれぞれの送信アンテナから送信します。このために、空間の次元が複数回、再利用または多重化されます。受信機ではパケット開始時の特別なチャネル校正信号により異なる信号が再結合プロセス中に識別されます。無線リンク内の異なるパスを分離する技術により、MIMO無線機は複数の信号を同時に同じ周波数で送信できるので、スペクトラムの利用効率が向上します。

現在、単一のアンテナ経由で送信される無線信号は、丘、建物、谷などの地形の特徴によって歪められています。これらの時間的に異なる信号パス、マルチパスは、フェージング/ピケッティング/クリフ効果などの歪みを発生させます。このシグナル・インテグリティの損失が、無線テクノロジーの更なる普及を妨げています。MIMO無線機は、無線機信号の送信機と受信機間の複数のパスを利用することによって機能します。この信号は空間的に拡散されます。さらに、複数のパス/チャネルは大きな信号容量を提供します。この追加の容量は、データ・レートそしてデータの冗長性を高めるために使用され、受信機での信号復調の可能性を向上させます。

最終的には、周波数効率(ビット/s/Hz)、カバー領域(セル半径)、信号品質(ビット・エラー・レートまたはパケット・エラー・レート)をある程度向上させることがMIMOの目標です。これらの目標が実現されると、無線LAN、BWA(広帯域無線アクセス)、セルラなどの新しい無線テクノロジーに対応した多くのアプリケーションが可能になります。しかし、これらの進歩にはいくらかの犠牲が伴います。アンテナを複数にすることによりコストや複雑さが増え、数学的に複雑なDSPアルゴリズムは設計者や製造メーカにとっての課題となります。

多くの組織が、中でもEuropean Marquis project、Wireless Gigabit with Advanced Multimedia Support(WIGWAM)は特にMIMOの開発に興味を持っています。MIMOテクノロジーを先駆けて採用したのは、無線LAN IEEE 802.11nとモバイルWiMAX IEEE 802.16、および 3GPP LTE です。

IEEE802.11n 無線LAN、WiMAX及びLTEでのMIMOの実装に関する情報は、以下のリンクを参照してください。

採用は各規格で固有ですが、いくつか共通のスレッドを共有します。無線LAN IEEE 802.11nはOFDM変調、WiMAXやLTEではOFDMA変調を使用しています。これらの変調方式は、MIMOに固有の複数のパスによって生じる問題を効率的に処理し、低いS/N比で信頼性の高い信号を提供します。

Keysightはこれらのテクノロジーの最前線で、テスト機器を提供しています。どのような実装でも信号の複雑さのために信頼性の高いテストが必要になります。マルチチャネル無線の開発には、シングル・チャネル測定とマルチチャネル測定の両方が必要です。Keysightは、2チャネル信号解析用およびマルチチャネル信号作成用のさまざまなツールを提供しています。

次をクリックすると、実際のMIMOデバイスのクロス・チャネル測定のデモをご覧になれます。
http://wireless.Keysight.com/videos/mimo/mimo.htm

ソース:
MIMO Wireless LAN PHY Layer [RF] Operation & Measurement, Keysight Technologies Application Note 1509
Keysight Webオンライン・セミナー
Wikipedia.org
techworld.com/mobility/features

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