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。通信が送信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。科学者とエンジニアが5Gおよびその他のワイヤレス通信の基礎として複数のアンテナを選択するように導いた利点は何ですか？空間的多様性は、ベースステーションにアンテナを追加する最初の動機でしたが、1990年代半ばにTXおよび/またはRX側に複数のアンテナを設置することで、単一のアンテナシステムでは予測できない他の可能性が開かれたことが発見されました。この文脈で3つの主要な手法を説明しましょう。
**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の基礎となる主要な技術です。ビームフォーミングには2つの異なるタイプがあります。
視線（LOS）または物理的なビームフォーミングとも呼ばれる古典的なビームフォーミング
一般化されたビームフォーミング、非視線（NLO）または仮想ビームフォーミングとも呼ばれます
両方のタイプのビームフォーミングの背後にあるアイデアは、複数のアンテナを使用して特定のユーザーに対する信号強度を強化し、干渉したソースからの信号を抑制することです。アナロジーとして、デジタルフィルターは、スペクトルフィルタリングと呼ばれるプロセスの周波数ドメインの信号コンテンツを変更します。同様に、ビームフォーミングは空間ドメインの信号コンテンツを変化させます。これが、空間フィルタリングとも呼ばれる理由です。
物理的なビームフォーミングには、SONARおよびレーダーシステムの信号処理アルゴリズムに長い歴史があります。送信または受容のための空間で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）に密接に関連しています。 OFDMが周波数ドメインに平行なストリームを作成する方法と同様に、古典的または物理的なビームフォーミングは、角度ドメインに平行ビームを作成します。
一方、その最も単純な化身では、一般化または仮想ビームフォーミングは、適切なフェージングを備えた各Tx（またはRX）アンテナから同じ信号を送信（または受信）し、特定のユーザーに合わせて信号電力が最大化されるようにするために増加します。特定の方向にビームを物理的に操縦するのとは異なり、送信または受信はすべての方向で発生しますが、キーは、受信側に信号の複数のコピーを建設的に追加して、マルチパスフェード効果を緩和することです。
**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ドメイン内の複数の平行ストリームに分割され、各ストリームは異なるTXチェーンに送信されます。チャネルパスがRXアンテナの十分に異なる角度から到着する限り、ほとんど相関がないため、デジタル信号処理（DSP）技術はワイヤレスメディア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、独立した情報が同じ帯域幅にわたって複数のアンテナから同時に送信されるため、最新のワイヤレスシステムのデータレートの大きさの増加の主要な要因となっています。ゼロ強制（ZF）などの検出アルゴリズムは、変調記号を他のアンテナの干渉から分離します。
図に示すように、WiFi Mu-Mimoでは、複数のデータストリームが複数の送信アンテナの複数のユーザーに同時に送信されます。
**時空コーディング**
このモードでは、レシーバーでのデータレートの損失なしに受信信号の多様性を強化するために、単一のアンテナシステムと比較して、時間とアンテナにわたって特別なコーディングスキームが採用されています。時空コードは、複数のアンテナを備えた送信機でチャネル推定を必要とせずに空間的多様性を高めます。
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投稿時間：2月29日 - 2024年