大規模 MIMO で5g を実現

概要:

モバイルネットワークからのこのインタビューでは、Remcom は、大規模な MIMO チャネルモデリングへの新しいアプローチが5g ネットワークのロールアウトとアプリケーションの成功の鍵となる方法について説明します。

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5g 規格はまだ設定されており、標準の完全な採用は2020まで予定されていませんが、プロセスはそのタイムスケールが示すよりもさらに沿っています。 多くの研究開発は、5g air インターフェースを構成する無線技術の伝搬特性に焦点を当てており、 ミリ波バンドにおける大規模 MIMO そのドライブの主要な部分を形成しています。 モバイルネットワークマガジンのこの記事では、Remcom の専門家が、新しいアプローチがどのように 大規模 MIMO チャネルモデリング は、5g ネットワークのロールアウトとアプリケーションの成功の鍵となります。

1. 5g は、あなたが考えるかもしれないよりも近いです

5g 規格 まだ設定されていると IMT-2020 規格の完全な ITU 採用は2020まで予定されていません、プロセスは、そのタイムスケールが示すよりもさらに沿っています。3gpp は今年後半に新しい無線規格の最初の凍結を狙っており、新しい無線システムの分野で研究開発の膨大な量がありました。

その研究開発の多くは、5g air インターフェースを構成する無線技術の伝搬特性の研究であり、ミリ波バンドにおける大規模 MIMO の研究は、そのドライブの大部分を形成している。

2. 大規模 MIMO は5g のために大規模になります

5g により、業界は10-100 倍のデータレートで10-100 倍以上のデバイスを接続する機能をターゲットにしています。それは1000倍以上の全体の容量の増加を必要とします。また、密集した都市部を移動するモバイルデバイスから、センサーやコネクテッドカーなどの IoT デバイスの導入に至るまで、ますます多様化するユースケースに対応できるようにしたいという要望もあります。

多くの有効なテクノロジが導入されますが、大規模な MIMO は、空間多重化とビームフォーミングによってスペクトル効率が向上するため、大きな役割を果たします。同じ周波数で複数の個別のユーザにビームを直接接続できる数百の要素を配置することにより、大規模な MIMO アンテナでは、容量の増加の程度を達成し、デバイスの数を増やすことができます。スループットと容量の増加、および IoT がもたらすデバイス密度のために、大規模な MIMO が重要になります。

3. しかし、大規模な MIMO はさらに複雑さをもたらします

ビームフォーミングを使用して、セル全体にわたって放射するのではなく、信号を特定の方向に向けることにより、大規模 MIMO はスペクトル効率を高め、干渉を低減しますが、複雑さも増大します。

小さな細胞の緻密化は、マルチパスが豊富な複雑な都市環境内に基地局がますます配置されることを伴い、多くの表面から信号を反射して回折します。ビームフォーミングでは、通信リンクの両端にある各アンテナ間のチャネルの特性評価が必要であり、アンテナの数が増えるにつれて、かなり多くのチャネル状態情報が必要になります。また、大規模 MIMO を任意の周波数で効果的に使用することができますが、5g は、波長の小さい新しいミリ波帯を持っているため、1つのデバイスに配置されるアンテナ素子の数が増えやすくなります。したがって、近接したアンテナ間で送受信される信号がどのように変化するかを予測するには、より詳細なシミュレーションが必要です。

小さなセル内のユーザーへのリンクを維持するために、ベースステーションはチャネルに関する情報を継続的に更新し、各ユーザーにシグナルを取得する最良の方法を計算します。MIMO ビームフォーミングは「パイロット信号」に依存しており、基地局はチャンネルを特徴付けることができ、大きなアンテナアレイを使用してビームを1人のユーザーに向けることができます。隣接セルからのパイロット信号により、ネットワークに干渉が生じたり、パイロット汚染が発生したりするため、大規模な MIMO ビームフォーミングのパフォーマンスが大幅に低下する可能性があります。

4. 正確なチャネルモデリングは、その複雑さを理解するために重要です

チャネルモデリングを使用すると、異なるデバイス間の伝播環境を予測または理解することができます。大規模 MIMO のパフォーマンスを評価する方法を理解するには、オペレーターとベンダーは、高レベルのマルチパス、信号、アンテナなどの複雑な要因を含め、環境内を移動する際に信号がどのようにユーザーに届くかを非常に正確にモデル化する必要があります。偏波、アンテナアレイ全体の位相の詳細を確認できます。各ユースケースで受信された信号を予測し、ビームフォーミングの有効性を評価するために使用されます。建築材料、地形、植生、その他の構造を定義するデータを使用してビームフォーミングをシミュレートし、それらの異なる変数を高詳細にシミュレートできるようにする必要があります。

5. 現在の計画手法はそれをカットしません

過去には、演算子とシステム設計者は、単純な統計または2d チャネルモデルを持っているかもしれませんが、大規模な MIMO のために、我々は今、どこで、どのように信号が伝播するかを決定するために非常に詳細モデルについて話している、とどのように実際のビームを提供個々のデバイス。

マルチパスを探すことは非常に複雑になる可能性があります。都市部では、直接の経路を持つデバイスへの視線を持っている可能性があり、また、信号は、信号の異なるコピーを提示し、別のものから取得するために移動する他のパスがたくさんあります。また、mimo システムの性能を理解するためには、各経路の位相と、mimo システムの各要素間のばらつきも非常に重要である。このニーズを満たすために、3d レイトレーシングでは、シミュレーションを使用してこれらのすべての効果を予測し、さまざまなシナリオでどのようなチャネルがどのように見えるかを理解します。

6. 実際の3d ビームフォーミングをシミュレートするには高いディテールが必要

大規模な MIMO 予測チャネルモデリングには、進行中のすべての3d 効果をキャプチャする完全な3d レイトレーシングモデルを使用して、新しいレベルの詳細が必要です。しかし、大規模 mimo の場合は、アレイ内の各送信アンテナに対してシミュレーションが必要となるため、ほとんどのレイトレーシングモデルは、マルチパスを詳細に計算するタスクにはなりません。ほとんどのソリューションでは、単純な仮定を行うことによってこれを処理しようとしていますが、代わりに詳細を維持し、実行時間への影響を最小限に抑えるために計算を最適化します。 

7. Remcom がそのニーズを満たす方法

Remcom は、MIMO チャネルのモデル化で最初に市場に投入されました。大規模 MIMO をモデル化する能力に関しては、 ワイヤレス InSite ソリューションは、市場に先駆けて独自のものです。これには、3d レイトレーシング機能の完全な精度が含まれますが、すぐに使える高度な最適化があります。シミュレーションでは、通常、速度と精度の間にトレードオフがあることが認められています。MIMO へのアプローチでは、パフォーマンスを犠牲にすることなく正確な結果を得ることができ、妥協する必要はありません。

5g トライアルを前進させるオペレーターや機器メーカーは、5g 技術イネーブラの予測モデリングを迅速かつ正確に行えるモデリングツールを使用して、これを実現できるようになりました。

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