計算がクロック速度の物理的限界に近づくと、マルチコアアーキテクチャに目を向けます。通信が伝送速度の物理的限界に近づくと、マルチアンテナシステムに目を向けます。科学者やエンジニアが5Gやその他の無線通信の基盤としてマルチアンテナを選択した理由は何でしょうか？基地局にアンテナを追加する当初の動機は空間ダイバーシティでしたが、1990年代半ばに、送信側または受信側に複数のアンテナを設置することで、単一アンテナシステムでは予測できなかった新たな可能性が開けることが発見されました。では、この文脈における3つの主要な技術について説明しましょう。
**ビームフォーミング**
ビームフォーミングは、5Gセルラーネットワークの物理層を支える主要な技術です。ビームフォーミングには2つの種類があります。
従来のビームフォーミング（Line-of-Sight、LoS）または物理ビームフォーミングとも呼ばれる）
一般化ビームフォーミング（NLoS（非視線）または仮想ビームフォーミングとも呼ばれる）
どちらのタイプのビームフォーミングも、複数のアンテナを用いて特定のユーザーへの信号強度を高め、同時に干渉源からの信号を抑制します。類似例として、デジタルフィルタはスペクトルフィルタリングと呼ばれるプロセスで周波数領域における信号内容を変化させます。同様に、ビームフォーミングは空間領域における信号内容を変化させます。そのため、ビームフォーミングは空間フィルタリングとも呼ばれます。
物理ビームフォーミングは、ソナーやレーダーシステムの信号処理アルゴリズムにおいて長い歴史を持っています。これは、送信または受信のために空間に実際のビームを生成するため、信号の到着角（AoA）または出発角（AoD）と密接に関連しています。OFDMが周波数領域で並列ストリームを生成するのと同様に、従来の物理ビームフォーミングは角度領域で並列ビームを生成します。
一方、最も単純な形態では、一般化ビームフォーミング（仮想ビームフォーミング）とは、各送信アンテナ（または受信アンテナ）から適切な位相とゲインの重み付けを施した同一の信号を送信（または受信）することで、特定のユーザーへの信号電力が最大化されることを意味します。ビームを特定の方向に物理的に誘導するのとは異なり、送信または受信は全方向で行われますが、重要なのは、受信側で信号の複数のコピーを建設的に追加することで、マルチパスフェーディングの影響を軽減することです。
**空間多重化**
空間多重化モードでは、入力データストリームは空間領域で複数の並列ストリームに分割され、各ストリームは異なる送信チェーンを介して送信されます。チャネルパスが受信アンテナに十分に異なる角度から到達し、相関がほとんどない場合、デジタル信号処理（DSP）技術によって無線媒体を独立した並列チャネルに変換できます。このMIMOモードは、独立した情報が複数のアンテナから同じ帯域幅で同時に送信されるため、現代の無線システムのデータレートを桁違いに向上させる主要な要因となっています。ゼロフォーシング（ZF）などの検出アルゴリズムは、変調シンボルを他のアンテナからの干渉から分離します。
図に示すように、WiFi MU-MIMO では、複数の送信アンテナから複数のデータ ストリームが複数のユーザーに向けて同時に送信されます。
**時空間コーディング**
このモードでは、単一アンテナシステムと比較して、時間とアンテナ全体にわたって特別な符号化方式が採用されており、受信機でのデータレート低下なしに受信信号のダイバーシティを強化します。時空間符号化は、複数のアンテナを備えた送信機でチャネル推定を行うことなく、空間ダイバーシティを強化します。
Concept Microwaveは、中国におけるアンテナシステム向け5G RFコンポーネントの専門メーカーです。RFローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタ／バンドストップフィルタ、デュプレクサ、電力分配器、方向性結合器など、幅広い製品を取り扱っています。これらはすべて、お客様のご要望に応じてカスタマイズ可能です。
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投稿日時: 2024年2月29日