[技術展示]ソフトゥエア無線機構成による超高速ビットレート移動通信用8×8 MIMO-OFDM伝送実験系

摘要

移動通信における伝送速度の更なる高速化のため，10 Gbpsを超える超高速ビットレート移動通信が検討されている.実験により実現性を検証するため，4×4 MIMO-OFDMにおいて，400 MHzの広帯域に対応でき，プログラマブル•デバイスで実現されたベースバンド(BB)回路と，11GHz帯無線周波数(RF)回路を統合した5 Gbps 4×4 MIMO-OFDM RF/BB伝送実験系が構築されている.また，室内伝送実験によりその動作が確認されている.本報告では，従来の4×4 MIMO-OFDM伝送実験系におけるBB回路を拡張し，さらに，RF回路を増設することでソフトウェァ無線機構成による8×8 MIMO-OFDM伝送実験系を構築したので，そのハードウェアとソフトウェアについて紹介する.ソフトウェアは，FPGA上で動作するHDLで記述されたものと，CPU上で動作するC++言語で記述されたものに大別できる.さらに，CPU上で動作するソフトウェアは，MIMO-OFDM送受信処理，サンプリング周波数800 MHzのBB回路を高精度化するためのBBキヤリブレーシヨン，11GHz帯RF回路の不完全性を補償するRFキャリブレーションで構成されており，これらについて詳述する.さらに，これらのソフトウェアに加えて，CPU上の受信処理にフェージング•雑音生成処理を付加し，伝送実験系で取得した10 Gbps伝送におけるスループット特性を明らかにする.%Super high bit-rate transmission with more than 10 Gbps has been studied to achieve higher bit-rate in mobile communications. In order to verify its feasibility by experiment, 5 Gbps 4×4 MIMO-OFDM experimental system has been developed and its performances nave been evaluated. The experimental system combines baseband (BB) circuits that support 400 MHz bandwidth by using programmable devices and 11GHz band radio frequency (RF) circuits. An 8×8 MIMO-OFDM RF/BB experimental system employing software defined radio architecture is developed by enhancing the BB circuits and expanding the RF circuits in the conventional 4×4 MIMO-OFDM experimental system, and this report introduces both hardware and software of the experimental system. The software can be divided into the software on FPGA which is written by HDL and that on CPU which is written by the C++ language. In addition, the latter software consists of MIMO-OFDM transmission and reception processing, BB calibration that achieves higher accuracy of the 800 MHz sampling BB circuits, and RF calibration that compensates for imperfection of the 11GHz band RF circuits, and this report also explains them in detail. Moreover, throughput performance of the 10 Gbps transmission that the experimental system measures by adding fading and noise generation to the reception processing on CPU is shown.