この項目 こうもく では、通信 つうしん 技術 ぎじゅつ の一種 いっしゅ について説明 せつめい しています。茨城 いばらき 県 けん 水戸 みと 市 し にあるショッピングセンターについては「MIMO (水戸 みと 市 し ) 」をご覧 らん ください。
MIMO (multiple-input and multiple-output 、マイモ)とは、無線 むせん 通信 つうしん において、送信 そうしん 機 き と受信 じゅしん 機 き の双方 そうほう で複数 ふくすう のアンテナを使 つか い、通信 つうしん 品質 ひんしつ を向上 こうじょう させることをいう。スマートアンテナ 技術 ぎじゅつ の一 ひと つ。なお、"input" および "output" とのい方 いかた はアンテナを装備 そうび した機器 きき を基準 きじゅん とするのではなく、信号 しんごう を伝送 でんそう する無線 むせん 伝送 でんそう 路 ろ を基準 きじゅん としている(伝送 でんそう 路 ろ から見 み て入力 にゅうりょく となる送信 そうしん 側 がわ が "input"、伝送 でんそう 路 ろ から見 み て出力 しゅつりょく となる受信 じゅしん 側 がわ が "output" となる)。
SISO, SIMO, MISO, MIMO
帯域 たいいき 幅 はば や送信 そうしん 出力 しゅつりょく を強化 きょうか しなくともデータのスループットやリンクできる距離 きょり を劇的 げきてき に改善 かいぜん するということで、無線 むせん 通信 つうしん 業界 ぎょうかい で注目 ちゅうもく されているテクノロジーである。周波数 しゅうはすう 帯域 たいいき の利用 りよう 効率 こうりつ が高 たか く(帯域 たいいき 幅 はば 1ヘルツ当 あ たりのビットレートが高 たか くなる)、リンクの信頼 しんらい 性 せい または多様 たよう 性 せい を高 たか めている(フェージング を低減 ていげん )。以上 いじょう からMIMOは、IEEE 802.11n (Wifi)、4G 、3GPP Long Term Evolution 、WiMAX 、HSPA+ といった最近 さいきん の無線 むせん 通信 つうしん 規格 きかく の重要 じゅうよう な一部 いちぶ となっている。
この分野 ぶんや で最初 さいしょ 期 き のアイデアとしては、A.R. Kaye と D.A. George(1970年 ねん )、W. van Etten(1975年 ねん 、1976年 ねん )まで遡 さかのぼ る。ベル研究所 けんきゅうじょ の Jack Winters と Jack Salz は1984年 ねん と1986年 ねん にビームフォーミング に関 かん する応用 おうよう についての論文 ろんぶん を発表 はっぴょう した[1] 。
Arogyaswami Paulraj と Thomas Kailath は1993年 ねん 、MIMOを使 つか った 空間 くうかん 多重 たじゅう 化 か (SM, spatial multiplexing) の概念 がいねん を提唱 ていしょう した。1994年 ねん には空間 くうかん 多重 たじゅう 化 か に関 かん する特許 とっきょ (アメリカ合衆国 あめりかがっしゅうこく 特許 とっきょ 第 だい 5,345,599号 ごう )を申請 しんせい しており[2] 、特 とく に無線 むせん 放送 ほうそう での応用 おうよう を強調 きょうちょう している。
1996年 ねん 、Greg Raleigh と Gerard J. Foschini はMIMOテクノロジーの新 あら たなアプローチを考案 こうあん し、リンクのスループットを効果 こうか 的 てき に改善 かいぜん すべく、一 ひと つの送信 そうしん 機 き に複数 ふくすう のアンテナを設置 せっち した構成 こうせい を検討 けんとう した[3] [4] 。
1998年 ねん 、ベル研究所 けんきゅうじょ はMIMO通信 つうしん システムの性能 せいのう を改善 かいぜん する主要 しゅよう テクノロジーである空間 くうかん 多重 たじゅう 化 か の実験 じっけん 室 しつ レベルでのプロトタイプ開発 かいはつ に成功 せいこう した[5] 。
世界 せかい 初 はつ の実用 じつよう 化 か は2001年 ねん のことで、Iospan Wireless Inc. がMIMOと直交 ちょっこう 周波数 しゅうはすう 分割 ぶんかつ 多元 たげん 接続 せつぞく テクノロジー (MIMO-OFDMA) を使 つか ったシステムを開発 かいはつ した。Iospanの技術 ぎじゅつ は、ダイバーシティコーディングと空間 くうかん 多重 たじゅう 化 か の両方 りょうほう をサポートしていた。2005年 ねん 、Airgo Networks はMIMOに関 かん する特許 とっきょ に基 もと づき、まだ規格 きかく 策定 さくてい 中 ちゅう だった IEEE 802.11n をいち早 はや く実装 じっそう した。翌 よく 2006年 ねん には、数社 すうしゃ (ブロードコム 、インテル 、マーベル 他 た )がMIMO-OFDMを採用 さいよう し、まだ規格 きかく が確定 かくてい していない802.11nの実装 じっそう を行 おこな っている。同 おな じく2006年 ねん 、数社 すうしゃ (Beceem Communications、サムスン電子 でんし 、Runcom Technologies 他 た )がMIMO-OFDMAを採用 さいよう しWiMAX (IEEE 802.16e)の実装 じっそう を行 おこな った。今後 こんご の4G システムもMIMOテクノロジーを採用 さいよう する予定 よてい である。研究 けんきゅう レベルでは1Gbit/sのプロトタイプも登場 とうじょう している。
MIMOの主 おも な機能 きのう は、プリコーディング、空間 くうかん 多重 たじゅう 化 か (SM)、ダイバーシティ コーディングの3つに分類 ぶんるい される。
プリコーディング (en )
プリコーディングとは狭義 きょうぎ には、マルチストリームのビームフォーミング を意味 いみ する。広義 こうぎ には送信 そうしん におけるあらゆる空間 くうかん 処理 しょり を意味 いみ する。(単一 たんいつ 層 そう の)ビームフォーミングにおいては、同 おな じ信号 しんごう をそれぞれの送信 そうしん アンテナから適当 てきとう な位相 いそう (および時 とき には適当 てきとう な利得 りとく )に重 おも み付 づ けして送信 そうしん し、受信 じゅしん 側 がわ で信号 しんごう のパワーが最大 さいだい になるようにする。ビームフォーミングの利点 りてん は受信 じゅしん 側 がわ の信号 しんごう 利得 りとく を増大 ぞうだい させることであり、そのために異 こと なるアンテナから放射 ほうしゃ された信号 しんごう を構築 こうちく 的 てき に加算 かさん することができ、多重 たじゅう 伝送 でんそう によるフェージング の影響 えいきょう を低減 ていげん させる。散乱 さんらん がなければビームフォーミングは良 よ い指向 しこう 性 せい パターンを示 しめ すが、典型 てんけい 的 てき な携帯 けいたい 電話 でんわ のビームとは異 こと なる。受信 じゅしん 側 がわ が複数 ふくすう のアンテナを持 も つ場合 ばあい 、送信 そうしん 側 がわ によるビームフォーミングで全 ぜん 受信 じゅしん アンテナの信号 しんごう レベルを同時 どうじ に最大 さいだい 化 か することはできず、マルチストリームのプリコーディングが使 つか われる。なおプリコーディングを行 おこな うには、送信 そうしん 側 がわ でチャネル状態 じょうたい 情報 じょうほう (CSI) についての知識 ちしき を持 も っていることが要求 ようきゅう される。
空間 くうかん 多重 たじゅう 化 か (en )
空間 くうかん 多重 たじゅう 化 か にはMIMO型 がた のアンテナ構成 こうせい を必要 ひつよう とする。高 こう 転送 てんそう レートの信号 しんごう を低 てい 転送 てんそう レートの複数 ふくすう のストリームに分割 ぶんかつ し、それぞれのストリームをそれぞれの送信 そうしん アンテナから同 おな じ周波数 しゅうはすう チャネルに発信 はっしん する。受信 じゅしん 側 がわ のアンテナ・アレイで個々 ここ のアンテナの空間 くうかん 特性 とくせい が十分 じゅうぶん に異 こと なるなら、それらの信号 しんごう がそれぞれのアンテナによって受信 じゅしん され、並列 へいれつ のチャネルとしてそれらのストリームを分離 ぶんり することができる。空間 くうかん 多重 たじゅう 化 か は、高 たか いSN比 ひ で通信 つうしん 路 ろ 容量 ようりょう を増大 ぞうだい させる非常 ひじょう に強力 きょうりょく な技法 ぎほう の1つである。空間 くうかん ストリームの最大 さいだい 数 すう は、送信 そうしん 側 がわ または受信 じゅしん 側 がわ のアンテナ数 すう の少 すく ないほうに制限 せいげん される。空間 くうかん 多重 たじゅう 化 か には伝送 でんそう 路 ろ についての知識 ちしき は必 かなら ずしも必須 ひっす ではない。空間 くうかん 多重 たじゅう 化 か を複数 ふくすう の受信 じゅしん 機 き への同時 どうじ 送信 そうしん に使 つか うこともでき、それを空間 くうかん 分割 ぶんかつ 多元 たげん 接続 せつぞく (SDMA) と呼 よ ぶ。
ダイバーシティコーディング (en )
送信 そうしん 側 がわ にチャネル状態 じょうたい 情報 じょうほう についての知識 ちしき が全 まった くない場合 ばあい の技法 ぎほう 。空間 くうかん 多重 たじゅう 化 か とは異 こと なり単一 たんいつ のストリームを送信 そうしん するが、その信号 しんごう は時空 じくう 間 あいだ 符号 ふごう 化 か という技法 ぎほう で符号 ふごう 化 か される。その信号 しんごう を(ほぼ)完全 かんぜん な直交 ちょっこう 符号 ふごう としてそれぞれの送信 そうしん アンテナから発信 はっしん する。ダイバーシティコーディングは、複数 ふくすう アンテナリンクにおける個々 ここ のフェージングを利用 りよう して、信号 しんごう のダイバーシティ を強化 きょうか する。チャネルについて知識 ちしき がないため、ダイバーシティコーディングでビームフォーミングを行 おこな うことはできない。
送信 そうしん 側 がわ でチャネルについての知識 ちしき があれば、空間 くうかん 多重 たじゅう 化 か とプリコーディングを組合 くみあ わせることができ、復号 ふくごう の信頼 しんらい 性 せい とのトレードオフで空間 くうかん 多重 たじゅう 化 か とダイバーシティコーディングを組合 くみあ わせることもできる。
802.11n 製品 せいひん などはマルチアンテナ型 がた (シングルユーザーMIMO)の実装 じっそう である。MIMOが縮退 しゅくたい するとSISO (single input and single output)/SIMO/MISOとなる。受信 じゅしん 側 がわ が単一 たんいつ アンテナとなる縮退 しゅくたい 状態 じょうたい がMISO (multi input and single output) で、送信 そうしん 側 がわ が単一 たんいつ アンテナとなる縮退 しゅくたい 状態 じょうたい が SIMO (single input and multi output) である。SISOは送信 そうしん 側 がわ も受信 じゅしん 側 がわ も単一 たんいつ アンテナの通常 つうじょう の無線 むせん 通信 つうしん を意味 いみ する。
シングルユーザーMIMOの基本 きほん 技法 ぎほう として、次 つぎ の具体 ぐたい 例 れい がある。
アンテナの配置 はいち 間隔 かんかく はなるべく広 ひろ い方 ほう が望 のぞ ましく、基地 きち 局 きょく では波長 はちょう の何 なん 倍 ばい という値 ね になる。アンテナの配置 はいち は携帯 けいたい 型 がた の送受信 そうじゅしん 機 き では重大 じゅうだい な問題 もんだい であり、設計 せっけい とアルゴリズムによる対策 たいさく の両面 りょうめん で検討 けんとう が進 すす められている。
近年 きんねん 、マルチユーザーMIMO技術 ぎじゅつ の研究 けんきゅう が盛 さか んになっている。完全 かんぜん なマルチユーザーMIMO(ネットワーク型 がた MIMO)は高 たか い可能 かのう 性 せい を秘 ひ めており、部分 ぶぶん 的 てき なマルチユーザーMIMOの実用 じつよう 化 か 研究 けんきゅう が盛 さか んである。
マルチユーザーMIMO (MU-MIMO, en )
MU-MIMOは高 たか いスループット能力 のうりょく を実現 じつげん しつつ、SU-MIMOよりも受信 じゅしん アンテナ数 すう が少 すく なく機器 きき の複雑 ふくざつ 性 せい も小 ちい さくて済 す むため、3GPP とWiMAX の最近 さいきん の規格 きかく では、サムスン、インテル、クアルコム、エリクソン、TI、ファーウェイ、フィリップス、アルカテル・ルーセント、フリースケールといった多 おお くの企業 きぎょう が仕様 しよう を実現 じつげん するための技術 ぎじゅつ 候補 こうほ の1つとしてMU-MIMOを挙 あ げている。
シングルユーザーMIMOのスケジューリングが単独 たんどく のユーザーだけに割 わ り当 あ てるのに対 たい して、PU2 RC (Per-User Unitary Rate Control) ではネットワークがそれぞれのアンテナを異 こと なるユーザーに割 わ り当 あ てることを可能 かのう にする。ネットワークはコードブックベースの空間 くうかん ビームまたは仮想 かそう アンテナを通 とお してユーザーデータを送信 そうしん することができる。空間 くうかん 的 てき に識別 しきべつ 可能 かのう なユーザーとコードブックベースの空間 くうかん ビームをペアにするなどの効率 こうりつ 的 てき なユーザースケジューリングは、無線 むせん ネットワークの単純 たんじゅん 化 か という観点 かんてん で議論 ぎろん が進 すす められている。PU2 RC は IEEE 802.16m (WiMAX2) の system description documentation (SDD) に含 ふく まれている。
協調 きょうちょう MIMO (CO-MIMO)
分散 ぶんさん して存在 そんざい する異 こと なるユーザーのものであるアンテナ群 ぐん を利用 りよう するMIMO。
MIMO ルーティング
MIMOルーティングとはクラスター単位 たんい のルーティングであり、各 かく クラスターは1つ以上 いじょう のノードからなる。従来 じゅうらい の(SISO)ルーティングはノードからノードへのルーティングであるのに対 たい して、MIMOルーティングはクラスター単位 たんい である点 てん が異 こと なる[6] 。
MIMO伝送 でんそう 路 ろ モデル
MIMOシステムでは、送信 そうしん 機 き が複数 ふくすう の送信 そうしん アンテナを使 つか って複数 ふくすう のストリームを送信 そうしん する。送信 そうしん ストリームは送信 そうしん 機 き 側 がわ の
N
t
{\displaystyle N_{t}}
個 こ の送信 そうしん アンテナと受信 じゅしん 機 き 側 がわ の
N
r
{\displaystyle N_{r}}
個 こ の受信 じゅしん アンテナの間 あいだ の全部 ぜんぶ で
N
t
N
r
{\displaystyle N_{t}N_{r}}
個 こ の伝送 でんそう 路 ろ から成 な る行列 ぎょうれつ チャネルを通 とお る。受信 じゅしん 機 き は複数 ふくすう の受信 じゅしん アンテナで信号 しんごう ベクトル を受信 じゅしん し、それら信号 しんごう ベクトルを復号 ふくごう して元 もと の情報 じょうほう を得 え る。ナローバンド のフラットフェージング 型 かた MIMOシステムは次 つぎ の式 しき でモデル化 か される。
y
=
H
x
+
n
{\displaystyle \mathbf {y} =\mathbf {H} \mathbf {x} +\mathbf {n} }
ここで
y
{\displaystyle \scriptstyle \mathbf {y} }
と
x
{\displaystyle \scriptstyle \mathbf {x} }
は受信 じゅしん と送信 そうしん のベクトルで、
H
{\displaystyle \scriptstyle \mathbf {H} }
と
n
{\displaystyle \scriptstyle \mathbf {n} }
はそれぞれチャネル行列 ぎょうれつ とノイズベクトルである。
情報 じょうほう 理論 りろん によれば、送信 そうしん 側 がわ も受信 じゅしん 側 がわ もチャネル状態 じょうたい 情報 じょうほう (CSI) を完全 かんぜん かつ即時 そくじ に把握 はあく しているMIMOシステムのエルゴード的 てき 通信 つうしん 路 ろ 容量 ようりょう は次 つぎ の式 しき で表 あらわ される[7] 。
C
p
e
r
f
e
c
t
−
C
S
I
=
E
[
max
Q
;
tr
(
Q
)
≤
1
log
2
det
(
I
+
ρ ろー
H
Q
H
H
)
]
=
E
[
log
2
det
(
I
+
ρ ろー
D
S
D
)
]
{\displaystyle C_{\mathrm {perfect-CSI} }=E\left[\max _{\mathbf {Q} ;\,{\mbox{tr}}(\mathbf {Q} )\leq 1}\log _{2}\det \left(\mathbf {I} +\rho \mathbf {H} \mathbf {Q} \mathbf {H} ^{H}\right)\right]=E\left[\log _{2}\det \left(\mathbf {I} +\rho \mathbf {D} \mathbf {S} \mathbf {D} \right)\right]}
ここで
(
)
H
{\displaystyle ()^{H}}
は随伴 ずいはん 作用素 さようそ を意味 いみ し、
ρ ろー
{\displaystyle \rho }
は送信 そうしん 出力 しゅつりょく とノイズ出力 しゅつりょく の比 ひ (すなわち送信 そうしん 側 がわ でのSN比 ひ )である。最適 さいてき な信号 しんごう 共 ども 分散 ぶんさん
Q
=
V
S
V
H
{\displaystyle \scriptstyle \mathbf {Q} =\mathbf {VSV} ^{H}}
はチャネル行列 ぎょうれつ
U
D
V
H
=
H
{\displaystyle \scriptstyle \mathbf {UDV} ^{H}\,=\,\mathbf {H} }
と最適 さいてき な対角線 たいかくせん 出力 しゅつりょく 配分 はいぶん 行列 ぎょうれつ
S
=
diag
(
s
1
,
…
,
s
min
(
N
t
,
N
r
)
,
0
,
…
,
0
)
{\displaystyle \scriptstyle \mathbf {S} ={\textrm {diag}}(s_{1},\ldots ,s_{\min(N_{t},N_{r})},0,\ldots ,0)}
の特異 とくい 値 ち 分解 ぶんかい から得 え られる。最適 さいてき な出力 しゅつりょく 配分 はいぶん は注水 ちゅうすい 定理 ていり (water-filling) アルゴリズムで得 え られ、つぎのようになる[8] 。
s
i
=
(
μ みゅー
−
1
ρ ろー
d
i
2
)
+
,
for
i
=
1
,
…
,
min
(
N
t
,
N
r
)
,
{\displaystyle s_{i}=\left(\mu -{\frac {1}{\rho d_{i}^{2}}}\right)^{+},\quad {\textrm {for}}\,\,i=1,\ldots ,\min(N_{t},N_{r}),}
ここで
d
1
,
…
,
d
min
(
N
t
,
N
r
)
{\displaystyle d_{1},\ldots ,d_{\min(N_{t},N_{r})}}
は
D
{\displaystyle \scriptstyle \mathbf {D} }
の対角線 たいかくせん 要素 ようそ であり、
(
⋅
)
+
{\displaystyle (\cdot )^{+}}
はその引数 ひきすう が負 まけ ならゼロになることを意味 いみ し、
μ みゅー
{\displaystyle \mu }
は
s
1
+
…
+
s
min
(
N
t
,
N
r
)
=
N
t
{\displaystyle s_{1}+\ldots +s_{\min(N_{t},N_{r})}=N_{t}}
となるよう選択 せんたく する。
送信 そうしん 機 き が統計 とうけい 的 てき なチャネル状態 じょうたい 情報 じょうほう しか持 も たない場合 ばあい 、信号 しんごう 共 ども 分散 ぶんさん
Q
{\displaystyle \scriptstyle \mathbf {Q} }
は次 つぎ のように平均 へいきん 相互 そうご 情報 じょうほう 量 りょう によってのみ最適 さいてき 化 か され、エルゴード的 てき 通信 つうしん 路 ろ 容量 ようりょう が減少 げんしょう する[7] 。
C
s
t
a
t
i
s
t
i
c
a
l
−
C
S
I
=
max
Q
E
[
log
2
det
(
I
+
ρ ろー
H
Q
H
H
)
]
.
{\displaystyle C_{\mathrm {statistical-CSI} }=\max _{\mathbf {Q} }E\left[\log _{2}\det \left(\mathbf {I} +\rho \mathbf {H} \mathbf {Q} \mathbf {H} ^{H}\right)\right].}
チャネルの空間 くうかん 相関 そうかん は、統計 とうけい 情報 じょうほう に基 もと づくエルゴード的 てき 通信 つうしん 路 ろ 容量 ようりょう に重大 じゅうだい な影響 えいきょう を与 あた える。
送信 そうしん 機 き がチャネル状態 じょうたい 情報 じょうほう を全 まった く持 も たない場合 ばあい 、最悪 さいあく ケースの統計 とうけい 量 りょう における通信 つうしん 路 ろ 容量 ようりょう を最大 さいだい 化 か するよう信号 しんごう 共 ども 分散 ぶんさん
Q
{\displaystyle \scriptstyle \mathbf {Q} }
を選択 せんたく でき、結局 けっきょく
Q
=
1
/
N
t
I
{\displaystyle \scriptstyle \mathbf {Q} =1/N_{t}\mathbf {I} }
となり、次 つぎ の式 しき で表 あらわ される。
C
n
o
−
C
S
I
=
E
[
log
2
det
(
I
+
ρ ろー
N
t
H
H
H
)
]
.
{\displaystyle C_{\mathrm {no-CSI} }=E\left[\log _{2}\det \left(\mathbf {I} +{\frac {\rho }{N_{t}}}\mathbf {H} \mathbf {H} ^{H}\right)\right].}
チャネルの統計 とうけい 的 てき 特性 とくせい にも依存 いぞん するが、エルゴード的 てき 容量 ようりょう はSISOシステムのそれに比 くら べると大抵 たいてい の場合 ばあい
min
(
N
t
,
N
r
)
{\displaystyle \scriptstyle \min(N_{t},N_{r})}
倍 ばい となる。
MIMO信号 しんごう テストは第 だい 一 いち に送信 そうしん 機 き /受信 じゅしん 機 き システムを対象 たいしょう とする。副 ふく 搬送波 はんそうは 信号 しんごう の無作為 むさくい な位相 いそう により瞬時 しゅんじ に様々 さまざま なパワーレベルを作 つく り出 だ すことができ、それによって信号 しんごう 圧縮 あっしゅく や瞬間 しゅんかん 的 てき な歪 ゆが みを生 う み出 だ し、最終 さいしゅう 的 てき にシンボルエラーを引 ひ き起 お こすことができる。PAR (ピーク対 たい 平均 へいきん 値 ち パワー比 ひ )の大 おお きい信号 しんごう は、送信 そうしん 機 き での処理 しょり 過程 かてい での信号 しんごう 圧縮 あっしゅく が予測 よそく できない。OFDM信号 しんごう は非常 ひじょう にダイナミックで、ノイズのような性質 せいしつ があるために圧縮 あっしゅく 問題 もんだい を検出 けんしゅつ するのが困難 こんなん である。
信号 しんごう チャネルの品質 ひんしつ を知 し ることも重要 じゅうよう である。チャネルエミュレータはセルエッジでの機器 きき の振 ふ る舞 ま いをシミュレートでき、ノイズを追加 ついか したり、転送 てんそう 速度 そくど によるチャネルの変化 へんか をシミュレートできる。受信 じゅしん 機 き の性能 せいのう を完全 かんぜん に評価 ひょうか する場合 ばあい 、ベクトル信号 しんごう 発生 はっせい 器 き (VSG) のような較正 こうせい された送信 そうしん 機 き とチャネルエミュレータを使 つか って様々 さまざま な条件 じょうけん で受信 じゅしん 機 き をテストする。逆 ぎゃく に様々 さまざま な条件下 じょうけんか での送信 そうしん 機 き の性能 せいのう を評価 ひょうか するには、チャネルエミュレータとベクトル信号 しんごう アナライザ (VSA) のような較正 こうせい された受信 じゅしん 機 き を使 つか えばよい。
チャネルを理解 りかい することで、個々 ここ の送信 そうしん 機 き での位相 いそう と振幅 しんぷく を操作 そうさ してビームを形成 けいせい できる。正 まさ しくビームを形成 けいせい するには、送信 そうしん 機 き がチャネルの特性 とくせい を理解 りかい している必要 ひつよう がある。その過程 かてい を「チャネルサウンディング」または「チャネル推定 すいてい 」と呼 よ ぶ。チャネル環境 かんきょう の像 ぞう を描 えが けるモバイル機器 きき に既知 きち の信号 しんごう を送 おく る。その機器 きき が送信 そうしん 機 き 側 がわ にチャネル特性 とくせい などの情報 じょうほう を送 おく り返 かえ す。送信 そうしん 機 き はその情報 じょうほう を使 つか って位相 いそう や振幅 しんぷく を調整 ちょうせい し、うまくビームを形成 けいせい することができる。これを閉 へい ループMIMOシステムと呼 よ ぶ。ビームフォーミングの場合 ばあい は、個々 ここ の送信 そうしん 機 き の位相 いそう と振幅 しんぷく を調整 ちょうせい する必要 ひつよう がある。
Gerard J. Foschini と Michael J. Gans の論文 ろんぶん [9] 、Foschiniの論文 ろんぶん [10] 、Emre Telatar の論文 ろんぶん [11] で、MIMOシステムの通信 つうしん 路 ろ 容量 ようりょう (システムのスループットの理論 りろん 的 てき 上限 じょうげん )がアンテナ数 すう を増 ふ やすと共 とも に向上 こうじょう し、送信 そうしん /受信 じゅしん アンテナの少 すく ない方 ほう の数 かず に比例 ひれい することを示 しめ した。情報 じょうほう 理論 りろん におけるこれらの発見 はっけん により、MIMOシステム実用 じつよう 化 か 研究 けんきゅう の爆発 ばくはつ 的 てき 発展 はってん が生 しょう じた。この分野 ぶんや の入門 にゅうもん 書 しょ としては A. Paulraj、R. Nabar、D. Gore の著書 ちょしょ がある[12] 。
ダイバーシティと多重 たじゅう 化 か のトレードオフ (DMT)
編集 へんしゅう
MIMOシステムのダイバーシティ と多重 たじゅう 化 か には根本 こんぽん 的 てき なトレードオフ関係 かんけい がある(Zheng and Tse, 2003)[13] 。
^ J. Salz, “Digital transmission over cross-coupled linear channels,” AT&T Technical Journal, vol. 64, no. 6, pp. 1147-1159, July–August 1985.
^ http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect2=PTO1&Sect2=HITOFF&p=1&u=%2Fnetahtml%2FPTO%2Fsearch-bool.html&r=1&f=G&l=50&d=PALL&RefSrch=yes&Query=PN%2F5345599
^ Gregory G. Raleigh and John M. Cioffi, “Spatio-temporal coding for wireless communication,” IEEE Transactions on Communications, vol. 46, no. 3, pp. 357-366, March 1998.
^ G. J. Foschini, “Layered space–time architecture for wireless communication in a fading environment when using multiple antennas,” Bell Labs Syst. Tech. J., vol. 1, p. 41–59, Autumn 1996.
^ G. D. Golden, G. J. Foschini, R. A. Valenzuela, and P. W. Wolniansky, “Detection algorithm and initial laboratory results using V-BLAST space–time communication architecture,” Electron. Lett., vol. 35, pp.~14–16, Jan. 1999.
^ S. Cui, A. J. Goldsmith, and A. Bahai (August, 2004). “Energy-efficiency of MIMO and Cooperative MIMO in Sensor Networks”. IEEE J. Select. Areas of Commun. 22 (6): 1089–1098. doi :10.1109/JSAC.2004.830916 .
^ a b D. Love, R. Heath, V. Lau, D. Gesbert, B. Rao and M. Andrews, An overview of limited feedback in wireless communication systems , IEEE Journal on Selected Areas Communications, vol 26, pp. 1341-1365, 2008.
^ D. Tse and P. Viswanath, Fundamentals of Wireless Communication , Cambridge University Press, 2005.
^ Gerard J. Foschini and Michael. J. Gans (January 1998). “On limits of wireless communications in a fading environment when using multiple antennas”. Wireless Personal Communications 6 (3): 311–335. doi :10.1023/A:1008889222784 .
^ Gerard J. Foschini (autumn 1996). “Layered space-time architecture for wireless communications in a fading environment when using multi-element antennas”. Bell Labs Technical Journal 1 (2): 41–59. doi :10.1002/bltj.2015 .
^ Capacity of Multi-antenna Gaussian Channels
^ A. Paulraj, R. Nabar and D. Gore. Introduction to Space-time Communications
^ L. Zheng and D. N. C. Tse (May 2003). “Diversity and multiplexing: A fundamental tradeoff in multiple-antenna channels”. IEEE Trans. Inf. Th. 49 (5): 1073–1096. doi :10.1109/TIT.2003.810646 .
GEDOMIS® (GEneric hardware DemOnstrator for MIMO Systems)
NIST UWB-MIMO Channel Propagation Measurements in the 2-8 GHz Spectrum
D. Gesbert, M. Kountouris, R. W. Heath, Jr., C.-B. Chae, and T. Salzer, Shifting the MIMO Paradigm: From Single User to Multiuser Communications , IEEE Signal Processing Magazine, vol. 24, no. 5, pp. 36–46, Oct., 2007
Links to suggested readings in MIMO - WCSP Group — University of South Florida (USF)
Introduction to Wireless MIMO - Theory and Applications
Introduction to Orthogonal Frequency Division Multiplexing (covers OFDM and MIMO radio configurations)
Introduction to MIMO
Computerworld QuickStudy MIMO
Developing Strategies for MIMO Testing
Meeting The Test Challenges Of 4G LTE
The Basics Of OFDM
MIMO: The Future Of Wireless: Test Challenges For WiMAX, HSPA+, And LTE
OFDM Will Soon Be Dominant Form Of Digital Modulation
The challenges of moving to MIMO systems
RF test system tackles 4 x 4 MIMO signals
The Role Of EVM Measurements In Characterizing Amplifier Modulation Performance
Industry Views: 4G Systems Bring New Design And Testing Challenges
Test System Pushes MIMO Standards Into The Spotlight