特集 3-3 5Gを実現するMIMO技術

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Vol.101 No.11 (2018/11) 目次へ

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3. 5G を支えるテクノロジー

特集3-3

5Gを実現するMIMO技術

Fundamentals of MIMO Technologies for 5G

大鐘武雄 西村寿彦 小川恭孝

大鐘武雄 正員:フェロー 北海道大学大学院情報科学研究科メディアネットワーク専攻

西村寿彦 正員 北海道大学大学院情報科学研究科メディアネットワーク専攻

小川恭孝 正員:フェロー 北海道大学大学院情報科学研究科メディアネットワーク専攻

Takeo OHGANE, Yasutaka OGAWA, Fellows, and Toshihiko NISHIMURA, Member (Graduate School of Information Science and Technology, Hokkaido University, Sapporo-shi, 060-0814 Japan).

電子情報通信学会誌 Vol.101 No.11 pp.1117-1122 2018年11月

©電子情報通信学会2018

abstract

 大規模(Massive)MIMOは5G要素技術の一つである.これまでの常識とも言えるアンテナ数を大きく超える100から1,000程度の素子を用意し,数十程度の信号を同時に送受信しようというものである.大規模MIMOの利点は,そのような多数の信号送受信を比較的簡易な信号処理で実現できるだけでなく,ミリ波など高周波数帯で深刻となる伝搬損を補償したり,垂直方向のビーム操作も可能となる.本稿では,大規模MIMOの仕組みと期待される効果などについて簡単に紹介する.

キーワード:MIMO,大規模MIMO,ビームフォーミング,ミリ波,FD-MIMO

1.は じ め に

 無線通信におけるMIMO(Mulitple-Input and Multiple-Output)システムは,送受信機に複数のアンテナを設置し,複数の信号を同時に送受信する手法である(1).これにより,ほぼ送受信アンテナ数倍のチャネル容量(用語)を得ることができるようになった(2).LTE-Advanced(用語)では16アンテナを使用し,最大8個の信号を同時に送受信できる仕様になっている(3)

 大規模(Massive)MIMOとは,その名のとおり,送受信側にこれまで以上の多数のアンテナ素子を設置したMIMOシステムである.その有効性についてMarzettaが提案し(4),急速に議論が発展してきた.現在では,5Gの要求チャネル容量を達成するための要素技術として欠くべからざるものとなっている.ただ,設置スペースにある程度の余裕がある基地局は100~1,000素子規模が可能であるのに対し,端末側は数十素子のアンテナでさえ設置が困難である.そのため,比較的少数のアンテナを有する多数の端末と同時に通信することで,送受信共に大規模なMIMO構成とするのが一般的なターゲットである(図1).

図1 大規模マルチユーザMIMO


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