4chコヒーレント信号発生器 MIMO

GLOSSARY

4chコヒーレント信号発生器が、高速無線通信技術であるMIMO (Multiple-Input Multiple-Output) の試験・評価でどのように活用されるかについて解説します。

MIMOシステムにおける活用（4chコヒーレント信号発生器）

MIMOは、送信機と受信機の両方で複数のアンテナを使用することで、同じ周波数帯域で複数のデータストリームを同時に送受信し、通信速度と信頼性を飛躍的に向上させる技術です（例：Wi-Fi 6、5G/6G）。

1. MIMO試験における4chの役割

MIMOシステムを評価する際、4chコヒーレント信号発生器は、送信機が送る4つの独立したデータストリーム、または4つの受信アンテナに到来する信号を正確に模擬するために使用されます。

チャネルの役割	説明
送信機側のシミュレーション	4つのアンテナから送信される信号（ $Tx_1$ から $Tx_4$ ）を模擬し、DUT（被試験デバイス）の受信機に入力します。これにより、受信機が複数のストリームを正しく分離・復調できるか（空間多重化性能）を評価します。
受信機側のシミュレーション	4つの受信アンテナ（ $Rx_1$ から $Rx_4$ ）に、伝搬路の影響（フェージング、遅延など）を考慮した信号を供給します。4つのチャネルがコヒーレントであるため、チャネル間の正確な相関関係をシミュレーションできます。

2. コヒーレンスが不可欠な理由

MIMOシステムの鍵となる「空間多重化」や「ビームフォーミング」は、複数のアンテナ間で信号の位相と時間（タイミング）が厳密に揃っていることが前提となります。

空間多重化（Spatial Multiplexing）:
- 複数のデータストリームは、受信機側でチャネル間相関の情報を利用して分離されます。この分離処理の性能評価には、試験信号源の4つのチャネル間で低ノイズかつ安定した位相関係（コヒーレンス）が不可欠です。
ビームフォーミング（Beamforming）:
- 送信側で複数のアンテナから信号の位相を制御して合成することで、特定の方向に電力を集中させます。この送信機のビームフォーミング機能の評価には、信号発生器の4つの出力間で正確な位相制御ができる必要があります。コヒーレント信号発生器は、この位相を数度単位で精密に設定・維持できます。

3. 具体的な試験項目

チャネル間相関の模擬: 4chの信号の振幅と位相を制御することで、現実の伝搬環境におけるチャネル間の相関（相関が高い環境、相関が低い環境など）を正確に再現し、DUTの性能を評価します。
空間的直交性の検証: 受信機が、ほぼ同じ周波数で送信された複数の信号ストリームを、位相情報を使ってどれだけ分離できるか（直交性を維持できるか）を試験します。
レシーバ感度試験: 複数のアンテナに同時に信号を入力し、エラーレート（EVM）を測定することで、多入力環境における受信感度やノイズ耐性を評価します。

まとめると、4chコヒーレント信号発生器は、MIMOシステムの性能評価において、複数の信号間の位相関係を物理的に正確に再現するためのプラットフォームとして機能します。

	SSG6M80Aシリーズマルチチャネル・コヒーレント・マイクロ波信号発生器主な特長・最大周波数 13.6 GHz/20 GHz ・出力周波数分解能最大0.001 Hz ・位相ノイズ < -136 dBc/Hz @ 1 GHz、オフセット 10 kHz（測定値）・コヒーレントモード、搬送周波数 = 10 GHz、周囲温度変動 ±2℃、観測時間 5時間、位相変動 < 1.5° ・チャンネル間の周波数、振幅、位相を個別に調整可能。単一デバイスチャンネル同期および複数デバイスチャンネル位相同期をサポート。位相メモリ機能搭載・アナログ変調、パルス変調（オプション）

	SSA6000A Series Signal Analyzer Main Features ・Measurement Frequency Range: 2 Hz ~ 50 GHz ・IQ Analysis Bandwidth: 1.2 GHz ・Real-time Spectrum Analysis Bandwidth: 400 MHz ・Phase Noise: -123 dBc/Hz @ 1 GHz, 10 kHz offset ・DANL: Less than -165 dBm/Hz ・Demodulation and analysis of signals from multiple mobile communication standards including 5G NR, LTE/LTE-A, WLAN, and IoT, as well as wireless connections.
	SNA6000A Series Vector Network Analyzer Key Features ・Frequency Range: 100 kHz ~ 50 GHz ・Dynamic Range: 135 dB ・IF Bandwidth Range: 1 Hz ~ 10 MHz ・Output Power Setting Range: -60 dBm ~ +20 dBm ・Supports 4-port (2-source) S-parameter measurements, differential (balanced) measurements, time-domain analysis, scalar mixer measurements, etc. ・Optional accessories include electronic calibration kits, switch matrix, and mechanical switches.
	SDS8000Aシリーズオシロスコープ特長と利点 4チャンネル + 外部トリガーチャンネルアナログチャンネル帯域幅：最大16GHz(8/13/16GHz) リアルタイムサンプリングレート：最大40GSa/s（全チャンネル同時） 12ビットADC 低ノイズフロア：16GHz帯域幅で176μVrms SPOテクノロジー・波形キャプチャレート：最大200,000フレーム/秒・ 256段階の波形輝度と色温度表示をサポート・最大2Gポイント/チャンネルのストレージ容量・デジタルトリガー