KDDI综合研究所成功在连接多个基站天线以优化无线信号品质的基站构成技术“Cell-Free massive MIMO”中，应用“AP聚类技术”（为每位用户选择要连接的基站进行通信）实施了端到端（E2E）通信实验。由此全球首次证明，即使分散配置大量基站天线也能降低无线信号处理的计算量，提供满足每位用户的通信品质要求的无线通信环境，同时还可以降低基站的耗电量。本实验为日本信息通信研究机构（NICT）的委托研究项目。
图1：应用AP聚类技术的网络构成（供图：KDDI综合研究所）
自2020年3月5G开始在日本商用化以后，出现了很多利用5G的高速性和低延迟性的服务，研发领域开始针对进一步升级的Beyond5G推进开发。
然而，截至目前5G的通信系统都采用以基站为中心确定可以提供服务的区域的“蜂窝架构”，根据用户的利用场所和时间，可能会受到与附近基站之间产生干扰的影响，因此有时无法提供最佳的通信品质。
KDDI综合研究所为解决这个问题，研发出了可通过分散配置大量基站天线，并使这些天线联动来减轻干扰对各用户的影响的“Cell-Free massive MIMO”技术。然而，该技术实用化面临的课题是，为抑制与相邻基站天线之间的干扰，无线信号处理的计算量会变得非常大。
此次，KDDI综合研究所为该技术应用AP聚类技术，全球首次成功实施了在服务器与终端之间进行IP级E2E通信的验证实验，验证实验通过在进行无线信号处理的服务器上连接分散配置的4条基站天线，并利用服务器统一处理每条基站天线收发的无线信号，构建了在基站天线之间协调着与终端进行数据通信的“Cell-Free massive MIMO”无线通信环境。
图2：验证实验环境（供图：KDDI综合研究所）
在这种环境下，选择了根据每个终端的位置连接的3条基站天线（AP聚类）进行了评估，由此确认，即使利用仅与选择的AP聚类内的基站天线进行无线信号收发的AP聚类技术，也能获得与连接全部4条基站天线时基本相同的吞吐量。
通过此次的验证实验确认，即使应用AP聚类技术减少AP数量，也能在维持“Cell-Free massive MIMO”的特点——通信品质均匀的状态下，进行高品质的E2E通信。
另外，通过为“Cell-Free massive MIMO”应用AP聚类技术，与各终端连接的基站天线数量减少，因此还可以降低进行无线信号处理的服务器的处理负荷。
在模拟实验中，KDDI综合研究所将验证实验的结果用于1公里见方的区域，结果显示，与利用全部基站天线时相比，可将服务器处理无线信号的计算量降至五分之一。减少计算量可以减少所需的服务器数量，因此还有助于降低基站的耗电量。
KDDI综合研究所今后将根据此次的成果研究更先进的形成AP聚类的方式，并进一步降低计算量和耗电量。
另外，还将把此次的验证结果与以少量光纤高效容纳大量基站的“光纤无线技术”相结合等，推进光与无线的融合，并研发能以低成本和低环境负荷快速部署基站天线的技术。
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
