無線メッシュネットワークにおけるMU-MIMOとSU-MIMOの面的伝送効率による比較評価

摘要

It is expected that performance of wireless mesh networks will be improved by applying MU-MIMO (Multi-User Multiple-Input Multiple-Output). If the number of the packets whose receiver node is the same is not enough large, SU-MIMO (Single-User MIMO) cannot achieve capacity enhancement by the spatial multiplexing. By contrast, MU-MIMO always achieves it because of the possibility of multiplexing packets regardless of the receiving node of them. In past studies, we focus one transmission node. But, it is necessary to consider that multiple nodes transmit packets simultaneously. In this paper, we introduce both the transmission node density and the multiplexing efficiency, and derive the area transmission efficiency that denotes the number of successfully transmitting packets per an area and per a time. Prom a result, depending on a condition, the area transmission efficiency of SU-MIMO can be superior to one of MU-MIMO because the transmission node density of SU-MIMO is high. In addition, by selecting the transmission packets so as to reduce the number of receiving node, MU-MIMO is superior to the other transmission methods.%MU-MIMO (Multi-User Multiple-Input Multiple-Output)を無線メッシュネットワークに用いることで，通信性能の向上が期待できる.これは，SU-MIMO (Single-User MIMO)では送信ノードにおいて同じ受信ノードへ送信するパケットが多く送信キューに蓄えられていないと，多重化による容量増大の効果が見込めないが，MU-MIMOでは複数の受信ノードへの同時送信を可能にしているため，送信効率を高めることができるためである.これまでは,ある単一の送信ノードに着目し，隣接ノードへの通信において多重化効果による伝送効率を検討してきた.しかし,無線メッシュネットワークでは複数の送信ノードが同時に送信する状況を想定する必要がある.本稿では送信ノードが同時に複数存在することを想定し，これらの送信ノードから伝送されたパケツトが受信ノードにおいて衝突しないような送信ノードの密度と多重化効果の二つを考慮することで，ある面積，および時間あたりに伝送可能なパケツト数である面的伝送効率について検討する.その結果，送信ノードが同時に複数存在する状況では送信ノード密度が低下するためにMU-MIMOの方がSU-MIMOより面的伝送効率が低くなることがある.これに対し，受信ノード数を減らすように送信パケツトを選択することで，MU-MIMOの方が面的伝送効率を高くすることができるのを示す.