相互変調ひずみ（PIM）の仕組み

通信業界における大きな課題である相互変調ひずみ（PIM）は、「錆びたボルト効果」とも呼ばれ、昨今、その重要性はますます高まっています。相互変調ひずみ(PIM)によって生じる問題は、継続的に設置される新しい機器と変調シンボルの高密度化によって複雑になっています。相互変調ひずみ(PIM)の仕組みを知り、相互変調ひずみ(PIM)が重要な理由とその対処方法について詳しくご確認ください。

なぜ基地局におけるPIM(相互変調ひずみ)が問題なのでしょうか。

相互変調ひずみ（PIM）は、通信インフラネットワークの性能と容量に大きな影響を及ぼす場合があります。相互変調ひずみ(PIM)は通信業界では長年にわたって知られていましたが、ネットワーク性能を制限するというPIMの影響はますます深刻化し、差し迫った問題になっています。

無線通信インフラに対する需要の高まりを受けて帯域幅の利用は拡大しており、そのことが、新しい帯域の運用を妨害する相互変調ひずみ(PIM)が発生する新たな可能性を生むなど、信号干渉と雑音の新たな課題をもたらしています。そのため、そのような新たな課題に効果的に対処できる新しいソリューションが必要です。

相互変調ひずみ(PIM)の仕組み

PIMとは相互変調歪み（IMD）の一種で、最も基本的な形は、非線形環境で周波数の異なる複数の同時信号間の相互作用によって発生します。そのような信号が非線形のシステムや機器を通過すると、多数の望ましくない信号が新たに発生します。発生する信号の周波数は元の信号の周波数によって決まります（以下を参照）。

IMDはアクティブ相互変調歪みとパッシブ相互変調歪みに分類できます。アクティブ相互変調（IM）は、塔頂増幅器や受信機、送信機など、システムのアクティブな機器（駆動機器）によって生じます。アクティブIMは設計の問題に関連していることが多く、システム内で特定して修正するのはかなり簡単です。

それに対し、PIMが発生するのはケーブル、コネクタ、ジョイント部品などの給電されていないパッシブなコンポーネントです。これらの機器は線形に動作する（出力電流が入力電圧に直接比例する）ことが想定されていますが、非線形のパッシブ機器（以下を参照）で複数の周波数が混合すると、影響を受けやすい周波数帯域（受信帯域など）で相互変調信号が発生した場合にサイトやネットワークの性能が劣化することがあります。

相互変調ひずみ(PIM)の発生源

上記のとおり、PIMは非線形プロパティを持つパッシブなコンポーネントによって発生します。非線形性の原因は、強磁場が発生している部分での強磁性材料の使用、イモ半田やはんだ接合部の亀裂、異種金属の接合、酸化、錆（そのため、「錆びたボルト効果」ともよく呼ばれます）などさまざまです。

PIMの発生源はアンテナシステムの内部の場合も外部の場合もあるため、特定が非常に困難です。外部PIMは信号パス外部のあらゆる場所で発生する可能性があるため、特に対処が難しくなります。モバイル無線ネットワークが複雑化し、屋上装置や基地局タワーの密集度が高まるにつれてアンテナと装置が同じサイトに共存するケースが増え、外部PIMが発生する可能性は大幅に高まっています。

これらのほぼ際限ない発生源に加え、今後、新しいPIM発生源が生まれる可能性もあります。気温の変動や空気の質、振動などの環境要因や、経年劣化がシステムに問題を起こす可能性があります。システムとコンポーネントの使用年数が増えると、PIMの原因となる錆などの問題が生じる可能性が高まります。加えて、小型化を求める電気通信事業者が増加しており、PIMが増加する恐れは確実に高まっています。

相互変調ひずみ(PIM)の影響

通常、相互変調ひずみ(PIM)は無線インフラの信頼性、容量、データレートに悪影響を及ぼします。FDDアンテナのTxチャネルがRxチャネルに影響を与えるのに加え、相互変調ひずみ(PIM)が他の帯域幅や事業者に影響を与え、システム全体の性能がさらに劣化する可能性もあります。妨害信号で受信機の感度が低下して、ダウンロード速度が大幅に低下したり接続が切断されたりする可能性があります。相互変調ひずみ(PIM)がわずかに増加するだけでネットワーク性能が大幅に低下してしまうことがあるのです。

相互変調ひずみ(PIM)対策が重要な理由

現在のような「常につながった」世界では相互変調ひずみ(PIM)に対処することが非常に重要です。無線通信ネットワークが高密度化する中、複数の事業者による共有サイトが増えていますが、そのようなサイトでは各事業者が新しい周波数帯域を展開し、以前よりも複雑なシステムを使用しています。上記のとおり、高次の変調方式は、これまで使用されていた方式よりも干渉の影響を受けやすくなっています。

そのため、今後は相互変調ひずみ(PIM)関連の問題が大幅に増加することが見込まれます。しかも重要な点として、相互変調ひずみ(PIM)は性能を低下させるだけでなく、セルサイトの受信範囲、価値、投資収益率を低下させる可能性もあります。

しかし、問題の発展と同時にテクノロジーも進化しています。市場には、3M™ PIM抑制キット1000など、相互変調ひずみ(PIM)を特定して対処するリソースがいくつかあります。

特にますます無線化が進む現在、相互変調ひずみ(PIM)は手ごわい問題です。しかし、問題の背景を知り、相互変調ひずみ(PIM)とその発生源を特定する方法を知れば、より高品質の5Gネットワークを実現することができます。
相互変調ひずみ(PIM)について手をこまねいているのでなく、対策を取ってネットワークを保護しましょう。

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