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無線 InSite における MIMO ビームフォーミング、空間多重とダイバーシチ

ワイヤレス InSite は、次の一般的な MIMO 技術をモデル化する機能を提供します。

  • アンテナダイバーシティ

  • 空間多重化

  • ビームフォーミング

アンテナダイバーシティ

異なる MIMO 受信機ダイバーシチ技術を用いた SINR の 4 Rx アンテナの比較選択結合 (赤) は、フェードを低減し、適度に SINR を向上させますが、等しいゲインの組み合わせ (オレンジ) と最大比の組み合わせ (緑) は、両方とも数デシベル SINR 増加します。

受信機では、アンテナダイバーシチ方式により、波長の半分以上離れたアンテナで受信した信号の差を利用して、より少ないフェージングでよりロバストな信号を得ることができます。 ワイヤレス InSite は、レシーバダイバーシチの3つのアプローチをサポートします。

  • 選択の結合: 最も強い SNR の受信アンテナからの信号を選びなさい

  • 等価利得結合: 各受信アンテナからの電圧の合計の大きさ

  • 最大比率の組み合わせ: 各チャンネルに重みを適用して各アンテナからの電圧の位相を調整しながら、振幅 (SNR で正規化して弱いチャンネルを増やす) を調節します。

送信機では、ダイバーシチ技術によって送信アンテナ素子のプリコーディングが使用され、受信信号が相関れる可能性が高くなり、受信機でのダイバーシティ技術の成功が向上します。 ワイヤレス InSite は、ユーザーが任意のコードセットを定義できるカスタムプリコーディングテーブルを定義できるようにすることで、送信ダイバーシチをサポートします。 これにより、ユーザーは、Alamouti コードまたは擬似コードの使用など、いくつかの一般的なプリコーディングメソッドのいずれかを指定することができます。

送信と受信ダイバーシチの両方の技術が有効になっている場合、ワイヤレス InSite はこれらを一緒に使用して信号を結合し、トランスミッタと各レシーバポイント間の単一のデータストリームの全体的な改善された受信をもたらします。

空間多重化

ワイヤレス InSite 特異値分解 (SVD) を用いた空間多重のモデル化 空間多重は、送受信アンテナ対の間のチャネルの違いを利用して、送受信アンテナ間に複数の独立したストリームを提供し、データを送信することによりスループットを増加させる並列ストリーム。 SVD はチャネルを複数のストリームに分解しますが、その数は送信アンテナまたは受信の数の小さい方になります。 たとえば、2x2 または 4x2 MIMO のようなシナリオでは、SVD は2つの独立したストリームを生成できますが、4x4 (4 つの送信アンテナと4つの受信アンテナ) では4つのストリームを生成し、スループットを quadrupling する可能性があります。  

実際のスループットは、各ストリームで SINR の高さをどの程度達成できるかによって異なります。 SVD 技術を使用して、ワイヤレス InSite は、ストリームを介して送信電力を分割し、それぞれの SINR を計算し、各並列ストリームのスループットを予測して、すべてのストリームから合計スループットを決定することができます。

ビームフォーミング

ビームフォーミングの目的は、複数のアンテナを使用してビームを形成し、SINR を増加させ、それによってスループットをレシーバに上げることです。 ワイヤレス InSite は現在、ビームフォーミングの2つの方法をサポートします。

  • 最大比伝送 (MRT): Tx と Rx のポイントの間でビームを最大化します。

  • プリコーディングテーブル: ユーザーは、事前定義された梁からの選択を可能にするいくつかのアプローチ (コードブックなど) をサポートする、表になった梁を定義することができます

MRT は、トランスミッタとレシーバアンテナ間のチャネルに関する情報を使用して、レシーバに最適なビームを形成します。 実際には、この手法は通常、アップリンクとダウンリンクが同じ帯域を共有する時分割二重化 (TDD) システムに使用され、受信機は、この最適なビームを適応的に形成するために基地局が使用できるパイロット信号を送信することができる。.

ワイヤレス InSite のプリコーディングテーブルは、自然の中でより一般的な目的です。 ユーザは定義済みのビームフォーミングウェイトのセットを複数定義でき、ワイヤレス InSite は異なる重み付けを評価し、各レシーバポイントに最も強いビームを選択します。 これは、事前に定義されたビーム (例えば、コードブック) を持つ MIMO 基地局をシミュレートし、特定のチャネルに使用する最適を決定するために、さまざまな方法の1つを使用します。

 

大規模 MIMO (右) によるビームフォーミングは、単一アンテナ間のリンクに対するスループットの大幅な向上を示します (左)。

 

ビームフォーミングとレシーバダイバーシチの組み合わせ

ビームフォーミングの主な目的は、ユーザ機器 (UE) の潜在的な位置を表すために使用されるレシーバポイントで電力を最大化することです。 UE が複数の受信アンテナを備えている場合、ワイヤレス InSite により、送信ビームフォーミングとレシーバのダイバーシチ技術を組み合わせることができるため、SINR をさらに向上させて、パフォーマンスを後で計算するための最も強力なデータストリームを提供することができます。スループットやビットエラー率などのメトリック (通信分析を参照).