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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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ザイリンクス Xcell Journal 日本語版 94号  

Xcell Journal 94 号のカバーストーリーでは、ザイリンクス Zynq®-7000 SoC および Zynq UltraScale+™ MPSoC をベースにした システム開発をサポートする企業のエコシステムの劇的な拡大に関する記事が掲載されています。その他、魅力的な...

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