802.16（BWA）の標準化動向（5）：802.16e-2005（モバイルWiMAX）のマルチアンテナ技術

【1】MIMO

MIMO技術は、同一周波数を使用する1対の無線伝送系に、複数の送信アンテナ（Multi Input）と複数の受信アンテナ（Multi Output）を同時に利用する技術である。複数の送信アンテナで送信された信号は、空間で互いに混信するが、受信側ではこれらの混信信号から受信したい信号を分離・合成する信号処理を行うことによって、伝搬利得を得る技術である。

送受信に用いるアンテナ系には、AASのように送信方向制御が連携するシステムも提案されているが、ここでは電波の送信方向を明示的に意識しない方式を対象として、空間多重通信（SM）および時空間符号(STC)のそれぞれについて示す。

（1）空間多重通信（SM-MIMO）

SM（Special Multiplex、空間多重）-MIMOは、複数のコード・データ系列（データ信号一定のルールで符号化した後のビット列）を、同時にそれぞれ独立した空間に対して送信することで送信データ・レートを向上させる手法で、CCIR（Co-Channel Interference Rejection、チャネル干渉抑圧）効果、ダイバーシチ利得、アレイ利得を得ることができる方式である。CCIR効果とは、マルチパス（複数の通信路）の受信環境において、複数のパスを合成し、受信波の信号対干渉雑音比を最大化（雑音に対して相対的に信号の感度を最大にすること）させることによって、同一周波数の干渉電力を相対的に低減する効果のことである。

ダイバーシチとは、マルチパス伝搬が生じる無線通信環境において、複数の異なる電波の通信路（例えばAとB）を経由して到着する電波を受信する場合、例えば受信電力の高い通信路の電波を選択して受信したり、A,B双方の通信路から到来する電波を合成して利用する事で、信頼性の高い通信を維持することができるになる技術である。また、このとき得られる利得をダイバーシチ利得という。アレイ利得とは、複数のアンテナ素子（アレイ）を利用することによって、各アレイで受信した電波の電力が加算され、受信感度が向上する利得を言う。

SM（空間多重）－MIMO方式のシステムの基本概念は図1に示す通りで、送信機が2つの信号を同時に送信することで、送信データ・レートを2倍とする例である。詳しくはコラム1を参照。

図1 SM-MIMOの概念図（クリックで拡大）