共有アンテナを用いた異種無線多重MIMOチャネル動的構成方式

DOI 情報処理学会

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  • Dynamic Configuration for Multiplex MIMO channel with Shared Antenna on Heterogeneous Wireless Systems

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近年，スマートフォンなどにおける多様なアプリケーションの利用拡大，およびIoTの社会への浸透にともない，ネットワークトラフィックが急増している．そのために，新たな無線通信システムとして第5世代移動通信（5G）の普及が望まれている．5Gでは，容量拡大のため高周波数帯の利用とMIMOを用いる．高周波数の利用は通信範囲が狭くなることから，5Gにおいてアンテナ数が増大することが予想されている．一方で，アンテナは無線システムごとに固定化されており，アンテナリソースを他の無線システムと共有利用することはできない．MIMOではアンテナ数に比例して帯域拡大が見込まれるが，アンテナ数が増加するごとにその容量拡大は鈍化する．したがって，単一無線システムで構成されるMIMOチャネルでは容量拡大に限界がある．しかし，アンテナリソースを他の無線システムと共有利用し，MIMOチャネル容量がより拡大可能な無線システムへアンテナを，適宜，割り当てることにより，複数の無線システムのMIMOチャネルの総容量拡大が見込める．以上のことから本論文では，5G環境において増加する多数のアンテナリソースを複数の異種無線システム間で共有し，適宜，必要に応じてアンテナをそれぞれの無線システムに分配して，多重のMIMOチャネルの総容量を拡大する異種無線多重MIMOチャネル動的構成方式を提案する．さらに，多重のMIMOチャネルを仮想の単一MIMOチャネルに構成・集約することにより，アプリケーションのスループット向上を図るシステム構成方式を示す．

Recently, network traffic has increased rapidly becasue of the expansion of the utilization of various applications in smartphones and the spread of IoT. Therefore, the 5th generation mobile communication (5G) is expected as a new wireless communication system. 5G uses high frequency bands and MIMO for communication capacity expansion, and then requires a much large number of antennas because the communication range in high frequency band becomes narrower. Therefore, in 5G, a large number of antennas definitely will be deployed. In MIMO, the communication capacity increases according as increase in antennas, however it saturates on a excessive number of antennas because the difference for characteristics in space division with multiple antennas decreases. Therefore, the MIMO in a wireless system cannot effectively utilize a large number of antennas in 5G. In this paper, to effective utilization for a large number of antennas and MIMO technology in 5G, dynamic configuration for multiplex MIMO channel with shared antennas on heterogeneous wireless systems is proposed. The proposal lets heterogeneous wireless systems share their antennas, dynamically distributes the shared antennas among them, and increases sum of their MIMO channel capacity, furthermore increases application throughput by virtual bonding their MIMO channels.

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