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NOMA

「5G」の技術開発をフルラインアップで紹介、ドコモの「5G Tokyo Bay Summit」 - WirelessWire News(ワイヤレスワイヤーニュース)

NOMA は Non-Orthogonal Multiple Access の略で、NTT docomo が開発し、5G への標準化を提唱している多元アクセス技術。ベースは OFDMA であるが、そこから更に電力ドメインでの収容を狙う。

多元アクセスの方法は、人間のおしゃべりに例えられる。多くの人が同時に喋ると、それぞれの声がぶつかって、誰も何も聞き取れなくなる。言葉を解釈するためには、何かしらの方法で雑音の中からおしゃべりを分離させる必要がある。

時間に分けて分割するのは、時分割多重アクセス (Time Division Multiple Access). ある時間に区切って、その時間帯は一人の人しか喋らせないようにする。そうすれば、(同時に喋る人がいなくなるので)聴き取れる。という考え方。

周波数に分けて分割するのは、周波数分割多重アクセス (Frequency Division Multiple Access). 喋る人に応じて、声の高さを変えるようなイメージ。例えば声の高い人と低い人が同時に喋る分には、いくぶん聞き分けがしやすい。という考え方が近い。多重化させる周波数(サブキャリア)の間隔を極限まで狭くした上で時分割と併用すると、OFDMA (Orthogonal Frequency Multiple Access) となる。

通信に合わせて専用の符号を用いるのが、Code Division Multiple Access. Code(符号)はおしゃべりをするための言語と考えるとイメージしやすい。英語ばかりが聞こえる中で日本語で喋ると、日本語だけは聴き取れる、というイメージ。

NOMA は、OFDMA に加えて電力のドメインでの多重化を狙う。声の強さをイメージすると良いだろう。遠くの A さんと喋る時には大きな声で、近くの B さんには小さな声で喋る。A さんが聞くときには B さん向けの小さな声はかき消されている。B さんが聞く際には、A さんの声を聞き取ってその成分をキャンセルさせて、B さん向けの声を取り出すという感じ。

となると、NOMA はちょっと人間で再現させるには難しい手法にみえる。実際、通信機器でやるにしてもちょっと難しい(コストがかかる)ようだ。OFDMA なんかでも一昔前は実現させるのはちょっと難しい技術だったわけで、そうかんがえるとチップの進化は凄い。

ちなみに、docomo は周波数帯によって NOMA を使うか Massive MIMO を使うかの分類をする様子。主にビームが切れやすい高周波数帯では Massive MIMO で、回り込みしやすい低周波帯では NOMA を考えているとのこと。Massive MIMO の方が周波数帯効率は良いだろうから、Massive MIMO が使いづらい(きちんと指向性のあるビームを作りづらい)帯域では NOMA を使っておくか、という感じなのかも。あとは、協同研究しているベンダとの絡みもあるのだろう。