ビームフォーミングとは

びーむふぉーみんぐ

並べた複数のアンテナ素子の位相(と振幅)を素子ごとに調整して、特定の方向に電波を強め合わせて送受信する技術。位相を電子的に変えればアンテナを動かさずにビームの向きを変えられる(フェーズドアレイ)。ミリ波帯の大きな伝搬損失を補うほか、5Gの基地局や無線LANで、端末ごとにビームを向けて受信電力を上げ、干渉を減らすのに使われる。

「ビームフォーミング」は、1分野の3問の練習問題に出てきます(無線通信の基礎など)。

この用語の分野: 無線通信の基礎

ビームフォーミングの練習問題に挑戦

5Gのミリ波帯の基地局や端末で、多数のアンテナ素子を並べたアレイアンテナによるビームフォーミングが使われる主な理由として、最も適切なものはどれか。

A波長が短いので小さな面積に多数の素子を並べることができ、鋭いビームによる高い利得で大きな伝搬損失を補えるため
Bミリ波帯ではマルチパスがまったく起こらないので、ビームの向きを一度決めれば変える必要がないため
Cアンテナ素子の数を増やすと、伝わる経路での伝搬損失そのものが小さくなるため

答えと解説を見る

正解：A. 波長が短いので小さな面積に多数の素子を並べることができ、鋭いビームによる高い利得で大きな伝搬損失を補えるため

アンテナ素子は波長の半分程度の間隔で並べるのが一般的なので、波長が1 cm前後のミリ波帯では、数cm四方の中に数十個の素子を並べられます。素子の数が多いほどビームは鋭くなり、その方向の利得が高くなるので、ミリ波帯の大きな伝搬損失を補えます。ただし、ビームが細いので、端末の移動や人体による遮蔽に合わせて、ビームの向きを探し直して追従させる必要があります。6 GHz以下の帯域でも、基地局に多数の素子を並べるマッシブMIMOが、空間多重で多くの端末と同時に通信するために使われています。

解説の中の「ビームフォーミング」

そのため、1つの基地局がカバーする範囲(セル)は小さくなり、多数のアンテナ素子によるビームフォーミングで電波を端末の方向に集めて損失を補います。
5Gで使われる28 GHz帯などのミリ波帯の電波の、6 GHz以下の周波数帯と比べた一般的な特徴として、適切なものはど…
ビームフォーミングでは、並べたアンテナ素子の位相をずらして送ることで、目的の方向では電波が強め合い、ほかの方向では弱め合うようにします。
複数のアンテナ素子から送る信号の位相(と振幅)を素子ごとに調整して、特定の方向に電波を強め合わせて送る技術はどれか。

「ビームフォーミング」が出てくる問題(3問)

無線通信の基礎の参考書を探す PR

Amazonで「半導体無線通信の基礎」を探す

Amazonの検索結果へのリンクです。Amazonのアソシエイトとして、半導体教室は適格販売により収入を得ています。