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2020年3月にサービス提供が始まった5G（第5世代移動体通信）では、送受信アンテナに等間隔矩形アレーアンテナを用いたMIMO通信システムが主として用いられている。これに対して、アンテナ素子を不等間隔かつ部分的に広い間隔で並べたスパースアレーが注目を集めている。拡張アレー処理を併用することで広い開口長の仮想アレーを構成し、高分解能な信号処理を可能にする手法として、今後の移動体通信への応用が期待されている。
本セミナーでは、アレーアンテナの基礎から始めて、スパースアレーとその性質について解説する。さらに、拡張アレー処理を併用することで、高分解能なビームフォーミングおよび到来方向推定が可能となることを示す。
1.アレー信号処理の基礎
1.1 信号モデル
1.2 古典的手法
1.3 部分空間法
1.4 最尤推定法
1.5 圧縮センシングに基づいた手法
1.6 相関抑圧と相互結合補償
2.スパースアレー
2.1 スパースアレーとは
2.2 差分アレー，差分・加算アレー
2.3 最小冗長アレー
2.4 コプライムアレー
2.5 ネストアレー・スーパーネストアレー
2.6 2次元スパースアレー
3.スパースアレーによる拡張アレー信号処理
3.1 カトリ・ラオ積拡張
3.2 核ノルム最小化
3.3 対角ローディング
3.4 ビームフォーミング応用
3.5 到来方向推定応用
3.6 5GほかMIMO通信への応用および今後の展望
