1x1と2x2(MIMO)のスループットの違い - 半導体事業

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基礎ワイヤレス Qualcomm

はじめに

以前からスマートフォンのようなデータ通信量が多いデバイスでは2x2 MIMOに対応していましたが、最近IoTのクライアント側のデバイスでも2x2 MIMOという話を聞くようになってきました。

2x2 MIMO自体は11nより導入されており新しい技術ではありませんが、今回は改めて1x1と2x2 MIMOのスループットの違いを実際に比較してみようと思います。

MIMOとはMultiple Input Multiple Outputの略になります。日本語に訳すと多入力多出力になります。

2x2であれば入力出力を2本のアンテナを使用し実行するということになります。そのため、単純に速度が２倍になります。

※11a/gまでは、2本のアンテナがあるAPの場合でも実際には1本のアンテナでの送受信でした。

※ほかにもアンテナが2本あることの利点としては、アンテナダイバーシティーやDBSなどがあります。

今回使用するのは、QualcommのQCA6174Aのリファレンスボード（m.2 Ekey）です。

QCA6174Aは2x2のチップのため1x1/2x2それぞれの送信レートに固定して計測します。

QCA6174Aのスペックはこちらをご確認ください。

ドキュメントやSDKはqualcomm.comより入手可能です。SDKによってドライバー・FW・supplicantが準備されます。

これらを使用してスループットを計測します。

環境としては、QCA6174AとAP（2x2以上：11n 20MHz/11ac 80MHz）を無線で、APとiPerfのサーバーを有線で接続します。

QCA6174Aの送信レートを固定するために以下のコマンドを使用します。

iwpriv wlan0 set11NRates <value>
iwpriv wlan0 set11ACRates <value>

今回は1x1と2x2のスループットの傾向のみの確認ですので、計測するのはUDPのアップリンクとしています。

iperf3 -c <IP address> -u -i 1 -t 30 -b 1000M -w 4M -p 9001

iperf3 -s -p 9001

それぞれ11n/11acの最低レートと最高レートで比較します。

どの帯域においても概ね1x1に対して2x2は2倍のスループットとなりました。

11n 20MHz 最低レート 1x1 vs 2x2 : MCS0 vs MCS8 : 4.36 vs 8.64

11n 20MHz 最高レート 1x1 vs 2x2 : MCS7 vs MCS15 : 37.6 vs 70.1

11ac 80MHz 最低レート 1x1 vs 2x2 : MCS0 vs MCS0 : 26.0 vs 53.5

11ac 80MHz 最高レート 1x1 vs 2x2 : MCS9 vs MCS9 : 354 vs 667

どのレートにおいても概ね2倍のスループットが記録されました。

このように、ホストとのインターフェースにもよりますが、2x2のデバイスを使用することで1x1のデバイスの2倍のスループットを実現可能です。

今、1x1の11n/11acデバイスをお使いで性能に満足していないようでしたら、2x2のデバイスを検討してみるのはいかがでしょうか？

こちらのリンクよりQualcommのWi-Fi製品のラインナップがご確認いただけます。

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