KDDI綜合研究所成功在連接多個基地台天線以最適化無線訊號品質的基地台構成技術「Cell-Free massive MIMO」中，應用「AP聚類技術」（爲每位客戶選擇要連接的基地台進行通訊）實施了端到端（E2E）通訊實驗。由此全球首次證明，即使分散配置大量基地台天線也能降低無線訊號處理的計算量，提供滿足每位客戶的通訊品質要求的無線通信環境，同時還可以降低基地台的能量消耗。本實驗爲日本資訊通訊研究機構（NICT）的委託研究專案。
圖1：應用AP聚類技術的網路構成（供圖：KDDI綜合研究所）
自2020年3月5G開始在日本商用化以後，出現了很多利用5G的高速性和低延遲性的服務，研發領域開始針對進一步升級的Beyond5G推進開發。
然而，截至目前5G的通訊系統都採用以基地台爲中心確定可以提供服務的區域的「蜂窩架構」，根據客戶的利用場所和時間，可能會受到與附近基地台之間產生干擾的影響，因此有時無法提供最佳的通訊品質。
KDDI綜合研究所爲解決這個問題，研發出了可透過分散配置大量基地台天線，並使這些天線聯動來減輕干擾對各客戶的影響的「Cell-Free massive MIMO」技術。然而，該技術實用化面臨的課題是，爲抑制與相鄰基地台天線之間的干擾，無線訊號處理的計算量會變得非常大。
此次，KDDI綜合研究所爲該技術應用AP聚類技術，全球首次成功實施了在伺服器與終端機之間進行IP級E2E通訊的驗證實驗，驗證實驗透過在進行無線訊號處理的伺服器上連接分散配置的4條基地台天線，並利用伺服器統一處理每條基地台天線收發的無線訊號，構建了在基地台天線之間協調着與終端機進行數據通訊的「Cell-Free massive MIMO」無線通信環境。
圖2：驗證實驗環境（供圖：KDDI綜合研究所）
在這種環境下，選擇了根據每個終端機的位置連接的3條基地台天線（AP聚類）進行了評估，由此應答，即使利用僅與選擇的AP聚類内的基地台天線進行無線訊號收發的AP聚類技術，也能獲得與連接全部4條基地台天線時基本相同的吞吐量。
透過此次的驗證實驗應答，即使應用AP聚類技術減量AP數量，也能在維持「Cell-Free massive MIMO」的特點——通訊品質均勻的狀態下，進行高品質的E2E通訊。
另外，透過爲「Cell-Free massive MIMO」應用AP聚類技術，與各終端機連接的基地台天線數量減量，因此還可以降低進行無線訊號處理的伺服器的處理負荷。
在類比實驗中，KDDI綜合研究所將驗證實驗的結果用於1公里見方的區域，結果顯示，與利用全部基地台天線時相比，可將伺服器處理無線訊號的計算量降至五分之一。減量計算量可以減量所需的伺服器數量，因此還有助於降低基地台的能量消耗。
KDDI綜合研究所今後將根據此次的成果研究更先進的形成AP聚類的方式，並進一步降低計算量和能量消耗。
另外，還將把此次的驗證結果與以少量光纖高效容納大量基地台的「光纖無線技術」相結合等，推進光與無線的融合，並研發能以低成本和低環境負荷快速部署基地台天線的技術。
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
