MIMOとは
複数のアンテナで、別々の経路の信号を同時に送る

MIMOとは

MIMO（マイモ）は、送る側にも受ける側にも複数のアンテナを使って、通信の速度や品質を高める技術です。

電波は、まっすぐ届くだけでなく、ビルなどで反射してさまざまな道筋（伝搬路）を通って届きます。道筋ごとに電波の性質が少しずつ違います。MIMO は、この性質の違いを利用して、同じ周波数帯の中で、複数の信号を同時に送ります。

しくみ

MIMO のしくみは、次のとおりです。

1. 複数のアンテナから送る: 送信側が、別々の信号を複数のアンテナから出します。
2. 別々の伝搬路を通る: 電波は反射などで、アンテナの組み合わせごとに違う道筋を通ります。
3. 受信側で分ける: 受信側も複数のアンテナで受け、届いた信号を分離・合成して、もとのデータを取り出します。

無線LANでも使われています。IEEE 802.11n は MIMO で規格上最大600Mbpsを実現し、IEEE 802.11ac では、アクセスポイントが複数のクライアントと同時に通信できる MU-MIMO が追加されました。

ポイントは、アンテナの組み合わせごとの伝搬特性の相関（似ている度合い）が低いほど、良い伝送特性が得られることです。道筋が似ていると、信号を分けにくくなるためです。試験では、「相関が高いほど良い」と入れ替えた記述が、誤りの選択肢として出ます。

Massive MIMO

5Gでは、数十から数百のアンテナ素子を使う Massive MIMO が使われます。ミリ波帯のような高い周波数帯では、電波の減衰が大きくなります。波長が短いのでアンテナ素子を小さくでき、たくさん並べやすくなります。素子を平面に並べると、左右だけでなく上下の方向も含めた3次元の空間伝送ができます。

試験での問われ方

モバイルシステム技術検定2級では、第3章「無線アクセスネットワーク技術」で出ます。もちこ道場の第3章の問題では、MIMO を含む問題が11問あり、次のような問われ方をしています。

• 穴埋め: 「送受信にそれぞれ複数のアンテナを使い、別々の伝搬路を経て受信される信号の性質を利用する技術」の空欄に MIMO を選ぶ。「信号を分離・合成する[1]、位相を制御して指向性を変える[2]」の組み合わせで、MIMO とビームフォーミングを選ぶ問題もあります。
• ほかの用語の外れの選択肢: ARQ・HARQ・FDD・TDD を答える問題で、MIMO が外れの選択肢として並びます。
• 誤った記述を選ぶ: 「伝搬特性の相関が高いほど良い」「Massive MIMO は端末側に設ける」「ミリ波帯では素子が大きくなり適用しにくい」のように、条件や向きを入れ替えた記述を見抜く。

似た用語との違い

アンテナを使う技術はいくつもあります。何をするためにアンテナを使うかで分けます。

周波数を束ねる技術は「キャリアアグリゲーションとは」で説明しています。

覚え方

• 「複数のアンテナ」＝MIMO。送る側も受ける側も、アンテナを複数使います。
• 「相関は低いほどよい」。別々の経路を通るほど、信号を分けやすくなります。
• ビームフォーミングは「向きを絞る」、MIMO は「経路の違いを使って同時に送る」と覚えます。

第3章のほかの用語は「第3章 無線アクセスネットワーク技術の要点」にまとめています。