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KDDI研が「Advanced MIMO」技術を開発、周波数利用効率20ビット/秒/Hzを達成

2013/05/24 01:38
竹居 智久=日経エレクトロニクス
図1 KDDI研究所が公開したAdvanced MIMO技術の実演
図1 KDDI研究所が公開したAdvanced MIMO技術の実演
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図2 Advanced MIMO技術を説明するパネル(1)
図2 Advanced MIMO技術を説明するパネル(1)
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図3 Advanced MIMO技術を説明するパネル(2)
図3 Advanced MIMO技術を説明するパネル(2)
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 KDDI研究所は2013年5月23日に報道関係者向けの見学会を開催し、「Advanced MIMO」技術を開発したと発表した(発表資料)。高い周波数帯を利用する将来の移動通信システムを想定したもので、セル当たりの周波数利用効率で最大20ビット/秒/Hzを達成した。周波数利用効率が7.5ビット/秒/Hz であるLTEの約3倍に当たる。

 「いわゆる『マルチユーザーMIMO』技術を発展させたもの」(KDDI研究所)と位置付ける。LTEで用いている「シングルユーザーMIMO」では、端末が備えるアンテナの数と同じ本数のストリームしか使わない。今後は、3.5GHzといった高い周波数帯を移動通信システムに用いることが想定されており、周波数が高くなるにつれてアンテナが小さくなる。そこで、基地局のアンテナを増やし、ビーム・フォーミング技術を用いて複数の端末と並行してMIMO通信を行う「マルチユーザーMIMO」技術の開発が進んでいる。

 KDDI研究所はマルチユーザーMIMOにおいて、個々の端末の詳細な電波受信状況を基地局にフィードバックし、それに応じて基地局が電波の発射状態を調整すれば、周波数利用効率をさらに高められると考えた。「ただし、電波受信状況を基地局に送るために上り回線を占有してしまっては意味がない。そこで、受信状況の情報を圧縮し、上り回線のトラフィックを浪費しないようにした」(KDDI研究所)という。今回KDDI研究所は、8本のアンテナを持つ基地局として動作する装置と2本のアンテナを持つ端末として動作する装置を有線で接続し、4台の端末と並行して2×2 MIMO通信を行う様子を見せた。20MHz幅の周波数を利用し、基地局の下り回線のスループットとして約375Mビット/秒を実現していた。

 マルチユーザーMIMO関連の技術は、移動通信方式の標準化を行う3GPPでも既に提案されている。しかし、これまでの提案は「詳細な電波の受信状況をフィードバックすることは考えておらず、周波数利用効率が10ビット/秒/Hz程度にとどまっていた」(KDDI研究所)という。KDDI研究所は今回開発したAdvanced MIMO技術を無線環境で検証するとともに、3GPPの「リリース13」に提案していく計画である。