FPGAを用いたIEEE802.11n準拠送信ビームフォーミングの試作(技術展示,技術展示,リコンフィギャブルハードウェア,10周年記念イベント)  [in Japanese] FPGA Implementation of Transmit Beamforming in IEEE802.11n  [in Japanese]

近年,ロバストな無線伝送やカバレッジエリアの拡大を目的として,MIMO送信ビームフォーミングの研究が行われており,次世代無線LAN規格であるIEEE802.11n規格においても,送信ビームフォーミングの採用が検討されている.送信ビームフォーミングにおいては,CSI(Channel State Information)フィードバックプロトコルに伴う遅延が,チャネル相関の低下を引き起こす事で特性の劣化を招いてしまう.またそれ以外にも,実装処理遅延やアナログ歪み等,実装に伴う要因もチャネル相関の低下に繋がってしまうため特性劣化を引き起こしてしまう恐れがある.これら要因は,実装方法に大きく依存するため,実装次第では十分に送信ビームフォーミングの有効性が得られない可能性も考えられる.そこで,本報告ではFPGAを用いてリアルタイム処理が可能なIEEE802.11n送信ビームフォーミングの試作を行い,オフィス環境における実伝搬評価を行った.評価結果より,送信ビームフォーミングを用いない場合に比べ,実装した送信ビームフォーミングにより性能改善が図れていることを示す.なお,FPGA実装においては動作合成手法を用いた実装を行っており,その点についても報告する.

To improve communication robustness and extend transmission range, Multiple Input Multiple Output (MIMO) transmit beamforming method has been extensively studied and adopted in the IEEE802.11n draft standard. In transmit beamforming, not only the delay associated with CSI (Channel State Information) feedback protocol but also factors associated with implementation, such as processing delay time and distortion of analog devices, degrade the performance because of lowering the channel correlation. Because these implementation constraints depend on each implementation greatly, it is conceivable that transmit beamforming cannot achieve significant gains in some cases depending on the implementation. In this paper, we implement a prototype of transmit beamforming in IEEE802.11n capable of real-time processing using FPGA and evaluate performances in an actual environment, which is an office room. Our measurement results show that our prototype can achieve lower packet error rate compared with the normal IEEE802.11n without transmit beamforming. Moreover, we report behavior synthesis in our implementation.