【1】MIMO
【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）
コラム1
Tx i から送信された信号をsi、Tx mからRx nのチャネル係数をhmn、Rx jで受信した信号をrjとしたとき、送信アンテナ2基、受信アンテナ2基のシステムでの送受信信号の関係式は次の行列式 [1] で表現することができる。
![式[1]](/sites/default/files/images/070215/80216_form01.gif)
受信信号から送信信号の推定式は[2]式の逆行列により行われる。
![式[2]](/sites/default/files/images/070215/80216_form02.gif)
[2]式から分かるように、SM-MIMOはチャネル行列Hに逆行列が存在するときのみ有効となり、これに合致しない伝搬環境においては、期待する送信データ・レートが達成されないことになる。
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