ソフトバンクと東京工業大学、5G対応の「時間・空間電波伝搬推定法」の国際標準化を達成

IMT-2020などの新世代無線システムでは、アンテナ素子を水平方向だけではなく、新たに垂直方向にも配置して周波数利用効率を向上させるMassive MIMO技術などの活用が見込まれており、基地局側における垂直方向の電波到来角度特性の推定が必要になる。

ソフトバンク株式会社はこれまで、新たな移動通信システムに合わせて、システム設計や評価に必要な電波遅延時間推定法や水平面内の電波到来角度推定法などの「時間・空間電波伝搬推定法(※1)」を開発し、国際電気通信連合 無線通信部門(以下、ITU-R)(※2)勧告P.1816、P.1816-1、P.1816-2、P.1816-3として順次標準化してきた。

今般、ソフトバンクと国立大学法人東京工業大学は、5Gなどの新世代対応の超高速・広帯域無線通信システムの設計や評価に不可欠な電波伝搬モデルを新たに開発し、2004年の標準化活動開始から15年間で基地局側での電波伝搬遅延時間特性、水平および垂直方向からの電波到来角度特性を全て推定できる時間・空間電波伝搬推定法を完成させた。

そして、ITU-Rで国際標準化されている時間・空間電波伝搬推定法に追加・改訂され、2019年9月にITU-R勧告P.1816-4(※3)として発行された。

この推定法は、時間・空間電波伝搬特性(電波の伝搬遅延時間特性と電波の水平および垂直方向からの到来角度特性)を同時に推定できるもので、今後のIMT-Advanced(ITUにおける4Gの呼称)やIMT-2020(ITUにおける5Gの呼称)などの超高速・広帯域移動通信システムの設計や評価などに必要な電波伝搬推定法である。

都市構造や基地局アンテナの高さ、送受信機間の距離などを考慮できる実用的な推定式であり、この推定法を用いることで、通信事業者はより効率的な移動通信ネットワークシステムの構築が可能になる。

なお、今回改訂された推定法はソフトバンクと東京工業大学 工学院 電気電子系の藤井 輝也・表 英毅研究室が共同開発したものであり、国内での審議を経て、日本案としてITU-Rに提案されたものである。

※1 無線通信における電波伝搬の基本特性である電波の伝搬遅延時間特性(一般に「時間特性」と呼ぶ)と、基地局および移動局への電波の到来角度特性(一般に「空間特性」と呼ぶ)を同時に推定する方法。周波数利用効率の高い広帯域移動通信を実現するためには、伝搬路の周波数相関特性と空間相関特性の高精度な推定が不可欠となる。伝搬路の周波数相関特性は電波伝搬遅延時間特性から、空間相関特性は電波到来角特性から求めることができる。

※2 国際電気通信連合(ITU)の部門の一つ。無線通信に関する標準化や勧告を行う機関で、衛星通信のような国をまたがる電波の平等で経済的な割り当てや、異なる方式の無線電波による相互干渉を防ぐための基準制定など、電気通信の標準化と促進活動を行っており、対象となるシステムはテレビ放送、移動体通信、無線通信や衛星放送などがある。傘下に数々のStudy Group(SG)を持ち、Recommendation(勧告)を策定している。SG3は電波伝搬を担当する。数年に一度、世界無線通信会議(WRC)を開催し、無線通信規則(RR)を改定する。RRには法的な拘束力があり、ほぼそのまま電波法に反映されることになる。

※3 ITU-Rで時間・空間電波伝搬推定法に対して発行された勧告番号。「P」は伝搬を表す「Propagation」の頭文字で、1816は勧告の識別番号を指す。「-4」は改訂番号であり、「4」は4回目の改訂であることを表している。

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