MLAB Forum 2015 「自己干渉除去が切り拓く新たな無線通信システム」 岩元 啓

1. 自己干渉除去が切り拓く
新たな無線通信システム
森川研究室 D3 岩元 啓

2. 求められる同一チャネル全二重無線通信
今後もトラフィックは増加の一途を辿ると予想されている
同一チャネル全二重無線通信によって帯域利用効率の向上が
期待できる
2
Tx unit
Rx unit
Tx unit
Rx unit
SW
全二重
半二重
（参考） Cisco “802.11ac：第 5 世代の Wi-Fi
規格 テクニカル ホワイト ペーパー”
11
54
450
1300
実効スループット [Mbps]
b a/g n ac

3. 様々なオーバーヘッドを削減可能
同一チャネル全二重無線通信の応用例
3
/ /occupied/vacant
uplink subcarrier
occupied/vacant
downlink subcarrier
f
fWait for ACK
Backoff time Carrier Sense
Tx
Tx
A tx
B tx
Tx
AP tx ACK ACK
Busytone
A BAP
(参考) M. Jain et. al., “Practical, Real-time,
Full Duplex Wireless,” MobiCom, 2011.
隠れ端末問題の緩和
上り / 下り の帯域可変制御

4. 高い自己干渉除去性能が必要である
全二重ノード
同一チャネル全二重無線通信の課題
4
自己干渉 希望波
Received signal
-100: Noise floor
-60: Rx Signal from other node
0~20: Tx signal from own node
Signal power [dBm]
Tx unit
Rx unit
全二重ノード
Tx unit
Rx unit
自己
干渉
希望波

5. アンテナキャンセラ回路
デジタル
キャンセラ
自己干渉除去へのアプローチ
5
Tx baseband
signal
DAC ×
Power
Amplifier
Rx baseband
signal
ADC ×
Low Noise
Amplifier
LO
大きく3つに分類され，複数の組み合わせで自己干渉除去が実
現される
20 ~ 38 dB 25 ~ 62 dB 30 ~ 52 dB

6. 既存技術はDTV中継システムやリピーターシステム向けである
◦ 水平面指向性を用いる点で限定的である
水平面無指向性と高い自己干渉除去性能を備えるアンテナで無
線LANやセルラー網における同一チャネル全二重無線通信を実
現したい
コリニアダイポールアレーと無給電素子の組み合わせで実現する
既存技術と提案技術の違い
6
指向性
中継先
無給電素子
コリニアダイ
ポールアレー
指向性

7. 検討する無給電素子モデル
Model 1: 無給電素子なし
Model 2: 線分
Model 3: クロスダイポールの重ね
合わせ
◦ 無給電素子に流れる電流を調整するた
めに放射部を付加
Model 4: クロスダイポールの重ね
合わせ＋複数の電流経路を用意
◦ 異なる位相の電流を流すことで広帯域
に自己干渉除去が可能
7
~~
~~
~~
~~
Model 1
Model 2
Model 3
Model 4

8. 自己干渉除去性能のシミュレーション評
価結果
8
放射効率は変化するものの放射帯域は変化しない
Model 4により広帯域に自己干渉除去が可能である

9. 無給電素子が水平面指向性に与える影響は小さい
指向性のシミュレーション評価結果
9
垂直面 水平面

10. 実装評価
給電構造を含めて調整し，近傍導体による影響を評価する
◦ 既存のバラン一体型プリントダイポールアンテナを用いる
◦ 続きはデモで！
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Top layer
x
y
z

11. まとめ
同一チャネル全二重無線通信によって帯域利用効率向上に貢
献できる
同一チャネル全二重無線通信の実現には自己干渉除去が必要
である
水平面無指向性と高い自己干渉除去性能とを有するアンテナ
によって同一チャネル全二重無線通信の適用範囲を拡げたい
コリニアダイポールアレーと無給電素子の組み合わせによっ
てこれを実現した
動作原理や実測結果などの詳細はデモで！
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12. ご清聴ありがとうございました
測定にご協力いただいた廣瀬研究室，東京工業大学 安藤・広
川研究室に感謝いたします
12
謝辞