X C E L L E N C E I N wireless C O M M U N I C A T I O N S
Lei Guan Member of Technical Staff Bell Laboratories, Nokia lei.guan@ieee.org
アイルランドのベル研究所で、 汎用 MIMO ベースの ワイヤレス通信システム用に 高性能FPGA を使った周波数依存性 プリコーディング コアを作成しました。 マッシブ MIMO ワイヤレス システムは、
Generator お よ び MATLAB®/Simulink®
5G ワイヤレス ネットワークの最適な基盤アー
を 備 えた ザ イリンクス の Vivado Design
キテクチャとして注目を浴びています。MIMO
Suite 2015.1 です。
(Multiple-Input, Multiple-Output) 方式多 重伝送アーキテクチャの恩恵を受けるには、 低レイテンシのプリコーディング インプリメ
汎用 MIMO システム内での プリコーディング
ンテーション方式が重要です。筆者らのチー
携帯電話網内では、特定の周波数の各トラ
ムは、ザイリンクス System Generator と
ンスミッターとレシーバー間のいわゆるチャネ
Vivado® Design Suite により、シンプルで
ル応答により、汎用 MIMO トランスミッター
スケーラブルな低レイテンシの高速プリコー
から放射されるユーザー データ ストリームが
ディング コアを作成しました。
空気中で「形成」されます。つまり、異なるデー
マッシブ MIMO システムは、固有のマル
タ ストリームは異なる経路を通って空間の反
チユーザー空間多重化伝送機能により、従来
対側にあるレシーバーに到達します。同じデー
のシングルアンテナ ユーザー機器と進化した
タ ストリームであっても、周波数ドメイン内の
マルチアンテナ ユーザー端末のどちらでも
異なる「体験」のために、特定の時間での挙
SINR (Signal-to-Interference-and-Noise
動が異なります。
Ratio) を大幅に向上させます。その結果、 ネッ
MIMO ワイヤレス伝送に固有のこの現象
トワーク容量、データ スループット、スペクト
は、特定の周波数応答を持つ有限インパルス
ル使用効率が向上します。
応答 (FIR) フィルターを各データ ストリーム
しかし、マッシブ MIMO テクノロジにはい
に適用するのに相当します。その結果、ワイ
くつかの課題があります。マッシブ MIMO を
ヤレス チャネルによって周波数の「歪み」が発
使用する場合、放射フェーズド アレイ ベース
生するため、システム性能が低下します。ワ
の複数の RF トランシーバーと複数のアンテ
イヤレス チャネルを大きなブラック ボックスと
ナを作成する必要があります。また、いわゆ
して扱う場合、システム レベルでは入力 (ト
るプリコーディング機能を実行するデジタル処
ランスミッターの出力) と出力 (レシーバーの
理能力を活用する必要があります。
入力) だけが認識されます。実際には、逆チャ
筆者らのソリューションは、集中型および
ネル応答を備えたプリイコライゼーション ブ
分散型のマッシブ MIMO アーキテクチャで
ラック ボックスを MIMO トランスミッター側
レゴ ブロックのように使用できる、低レイテ
に追加し、チャネルのブラック ボックス効果を
ンシのスケーラブルな周波数依存性プリコー
あらかじめ補償できます。このカスケード シ
ディング ブロックの知的設計資産 (IP) コアを
ステムは、レシーバー機器側で妥当な「修正
作成することでした。この DSP 研究開発プ
済み」データ ストリームを提供します。
ロジェクトのカギとなったのは、高性能なザ
このプリイコライゼーション手法はプリコー
イリンクス 7 シリーズ FPGA と、System
ディングと呼ばれます。プリコーディングとは、
http://japan.xilinx.com/
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