ワイヤレス通信におけるMIMO伝送技術.

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1 ワイヤレス通信におけるMIMO伝送技術

2 無線通信伝搬路の考え方の変遷 1990年以前（2G） ・低品質 できれば一様フェージングチャネル（狭帯域伝送） ・低速
音声（電話）中心＋低速データ（9.6 kbps) 伝搬路特性に対して受身的対応 1990～2000年（３G) 周波数選択性フェージング対応 伝送品質の改善（パスダイバーシチ） ブロードバンド化（マルチメディア） 伝搬路の影響を低減 送信電力制御 適応変調 2000年以降（3.9G, 4G） 伝搬路特性を活用した高速・高品質伝送 空間多重（MIMO, SDMA） 伝搬路そのものの制御（アンテナの指向性制御） ・低品質 ・低速 ユビキタス社会へ ・高品質 ・高速 ・柔軟

3 MIMO伝送の原理(1) h11 c1 h21 x1 c2 h31 x2 c3 h41 データ データ x3 c4 x4 雑音

4 MIMO伝送の原理（２） 伝搬路が自由空間伝搬路の場合
c1 x1 c2 d x2 c3 データ データ x3 c4 x4 rank = 1

5 MIMO伝送の原理（３） フェージングチャネルの場合
h11 c1 h21 x1 c2 h31 x2 c3 h41 データ データ x3 c4 x4 フェージングチャネル：Hの係数はランダムかつ独立⇒方程式が独立 rank = 4 逆行列が存在

6 擬似逆行列を用いる方法（１） Hが正方行列でないとH-1は存在しない 雑音強調が発生 擬似逆行列を用いる方法の特徴 ・構成は簡単
・雑音強調の発生 ・ダイバーシチ効果が不十分

7 擬似逆行列を用いる方法（２） どのような場合を想定しているか？
h11 h21 x1 h31 c1 x2 h41 データ データ c2 x3 x4

8 雑音強調の原因 （擬似）逆行列の意義 伝送特性の視点から 直交化の工夫 ストリーム間の干渉をゼロへ（直交化）
直交化においては雑音への影響の考慮は全くなし 伝送特性の視点から 伝送特性は（干渉＋雑音）で決定される （干渉＋雑音）が小さければよい 直交化の工夫 キャンセラ＋直交化（V-BLAST）

9 硬判定ベースのキャンセラーを用いる方式 －VBLAST－
Gの行ベクトルのノルムが最小→SNR（信頼性）が最大 SNRが最大の信号成分から判定し，キャンセル 擬似逆行列を適用 雑音強調は存在するが低減

10 QR分解を用いる方式（１） －QR分解の意味－
互いに直交する単位ベクトル Q1 Q3 Q4 Q2 =[R11Q1, R12Q1+ R22Q2, R13Q1+ R23Q2+ R33Q3, R14Q1+ R24Q2+ R34Q3+ R44Q4] Hの列ベクトルをGram-Shmidtの直交展開していることに相当 ユニタリ行列

11 QR分解を用いる方式（2） Gram-Shmidtの直交化
=[R11Q1, R12Q1+ R22Q2, R13Q1+ R23Q2+ R33Q3, R14Q1+ R24Q2+ R34Q3+ R44Q4] R22Q2 = h2 – R12Q1 h2 h3 R33Q3 R23Q2 q2 Q2 Q1 Q1 R13q1 R33Q3 = h3 – R13Q1 – R23Q2

12 QR分解を用いる方式（3） －雑音強調について－
単位行列 雑音強調なし

13 QR分解を用いる方式（４） －受信信号分離アルゴリズム－
判定誤りが発生すると 他のビットの判定に影響 ⇒c4を判定 誤りに対する耐性 c4 > c3 > c2 > c1 が望ましい ⇒c3を判定 キャンセル

14 QR分解を用いる方式（５） －Sorted QR分解－
誤りに対する耐性をc4 > c3 > c2 > c1とするためには R44>R33>R22>R11となるように操作すればよい QR分解の操作の中でHの列ベクトルと 対応する信号の入れ替えを行う 所詮硬判定なので判定誤りの影響はある