第５００回ＵＲＳＩ−Ｆ会合 記念講演会（２００５．１２．１６） 於 ＮＩＣＴ

次世代ワイヤレスシステムの動向と伝搬研究への期待
電気通信大学先端ワイヤレスコミュニケーション研究センター
中嶋 信生
nakajima@ieee.org

今後主流となるであろうワイヤレス技術予想
公衆通信としてのインフラは、・３Gを高度化
・２G→３Gに移行
・都市内を中心に高速の４Gを展開
併行して各種新方式が台頭、一定のシェアを確保（WiMAX、無線LANホットエリア、PHS）
屋内
・データ系：無線LAN（IEEE802.11a,b,g,n)
・電話系：無線LAN、携帯電話方式、Bluetooth（車内）ユビキタス（近距離通信、メッシュネットワーク）
・UWB、Zigbee、Bluetooth、RF-ID、、、

今後のワイヤレス関連製品予想○セルラー系の携帯電話が今後も最も大きなマーケット○マルチバンド・マルチ方式対応○端末は、やはりオールインワンが魅力○PDAタイプは日本で受け入れられるか？（アプリ）○ウェアラブル機器はファッション性と電池が鍵○セルラー以外の新広域システムはデータ通信主体
トラヒックのある地域でのみサービス提供○チップ化されPC等に組み込まれた無線が強い（１１bなど、WiMAXがそうなるか？）○ユビキタスはどこから普及するか？
やはり、メリット（コストダウン、人件費節減）のあるところ○今後のキーワード
インターネット＋ワイヤレス＋放送
安全、安心最近のワイヤレスを取り巻く環境の変化
・ 用途の多様化
・ 通信方式、事業者の多様化
・ Ｂｅｓｔ Ｅｆｆｏｒｔ化
・ 異用途間周波数共用
・ シームレス化
・ アンテナの高度化
・ 適応処理・ 装置の超小型化、組込・ 国際競争の激化
・ 無線伝送技術の飽和現象
・ セキュリティ問題（問題源と対策手段）

用途の多様化（通信分野他）
・携帯電話
・携帯情報通信
・ＦＷＡ
・ビル内ＬＡＮ

W-CDMA, cdma2000, PHS,,
IEEE802.11b, 16e, 20,,IEEE802.11b, 16a/REVd, WIPAS,,
IEEE802.11b,a,g,n,,,・ビル内内線電話
・端末間通信・測位・タグ（荷札）・電子マネー・ワイヤレスリモコン
・センサーネットワーク

IEEE802.11b, cdma2000, BluetoothBluetooth, UWB
IEEE802.11b, Bluetooth, RF-ID,,
RF-ID
Suica, Felica,,
Zigbee(IEEE802.15)
Zigbee(IEEE802.15)

通信方式、事業者の多様化
Nationwide通信方式
PDC, W-CDMA, cdma2000, GSM, PHS,エリア限定通信方式
IEEE802.11b,g, WiMAX
国内の通信事業者
NTTドコモ, au, Vodafone, WILLCOM, イー･アクセス,BBモバイル
NTT-BP,,,,,,

Best Effort化
これまで

品質を場所率で規定
通信速度は保障速度で表現

インターネットが影響
通信速度は最高速度で表現（個々ではなく）全体としての効率を追求
干渉については比較的寛容に余裕のある固定通信のインターネットでは、速度保障Ｏｐｔｉｏｎも（ＶｏＩＰ用等）。
余裕のない無線はどうなる？
伝搬に関連する課題

ＱｏＳの可能性と効果

異用途間周波数共用
これまで同一システム間共用

無線ＬＡＮ（屋内） 対
携帯電話
対
無線ＬＡＮ（屋内） 対
各種無線システム 対ＰＨＳ

レーダ、衛星通信
携帯電話エントランス回線
ホットエリアシステム
広域無線ネットワーク
ＵＷＢ

ＩＳＭバンドの多方式化
無線LAN, Bluetooth, Zigbee, その他小電力無線
伝搬に関連する課題

共用のモデルと干渉確率

シームレス化
以下の３分野を渡り歩く
分類

現行方式

将来方式

ＷＡＮ

セルラー :
PDC, PHS, cdmaOne, GSM
W-CDMA,cdma2000…

4G
IEEE802.20

ＭＡＮ

ＷＩＰＡＳ
（Ｂフレッツワイヤレスアク
セス）

WiMAX :
IEEE802.16a, REVd, eＬＡＮ

Wi-Fi ：
IEEE802.11b, a, g, n

IEEE802.11n

伝搬に関連する課題

シームレス化したときのカバレッジ

アンテナの高度化
OMNI Antenna
Diversity

これまでAdaptive Array Antenna
MIMO

伝搬に関連する課題

アンテナ伝搬トータルの特性適応処理・ 適応変調・ 適応誤り訂正・ 適応通信速度・ 適応優先制御（ＱｏＳ）

あと何かあるか？

伝搬に関連する課題?

装置の超小型化、組込
無線タグ
ノートＰＣ

RF-ID （荷札、商品のバーコード代わり）
IEEE802.11系、Bluetooth、今後WiMAX, UWBも？
リモコンZigbee （家庭内広域）
ペンダント、時計 Zigbee （健康管理、介護）
各種環境センサ Zigbee （温度、湿度、、、、）

伝搬に関連する課題

筐体、周囲環境の影響

国際競争の激化
標準化の舞台がＩＴＵ／Ｒから、３ＧＰＰ（２）、ＩＥＥＥ、ＩＥＴＦ等へ移行
米国発の提案が殆ど（ＵＷＢ、ＷｉＭＡＸ、Ｚｉｇｂｅｅ、ＭＩＭＯ（ＢＬＡＳＴ）、IEEE802.20）

無線伝送技術の飽和現象（シャノンの限界に接近）
アクセス方式 ＦＤＭＡ →ＴＤＭＡ→ＣＤＭＡ→既存技術の複合
変復調
ＰＳＫ → ＱＡＭ
誤り制御
ターボ符号 → ＬＤＰＣ(Low Density Parity
Check code)
伝搬に関連する課題

システム、アンテナ技術者と協力した新しい提案セキュリティ問題（問題源と対策手段）
問題源として・ 盗聴、なりすまし、改竄 → 無線ＬＡＮ、
ＲＦ−ＩＤ電子マネー対策手段として・ 認証
・ 位置検出（盗難、誘拐、徘徊、危険回避）・ レーダ（危険回避）・ （ワイヤレス）監視カメラ
・ 鍵（鍵穴をなくす）

伝搬に関連する課題

信頼性、エリアの制限

伝搬研究への期待
適応処理を前提とした伝搬特性の把握
異システム間周波数共用に関する知見、提言
エリア設計ツール
伝搬研究ではなく、アンテナ伝搬研究
既定の周波数割当をリセットした、より効果的周波数割当の検討
日本発のコンセプト提案

適応処理を前提とした伝搬特性
伝搬特性を考慮した、・適応処理の効果（本当に効果があるのか？）・最適な棲み分け・ＱｏＳを前提とした最適化
・評価用モデル

既定の周波数割当をリセットした、より効果的周波数割当の検討
評価関数の定義： 市場規模、重要性、システムコスト
使用周波数帯とパフォーマンスの評価（各方式について）

方式Ｚ
伝送速度
方式Ｂ エリアサイズ
伝送速度
利用者数
方式Ａ
エリアサイズアンテナの大きさ
伝送速度
利用者数
エリアサイズアンテナの大きさ
利用者数
アンテナの大きさ数
波 幅
周 域帯

トータルコスト
トータル収入異システム間周波数共用に関する知見、提言

共用による性能劣化の評価
相性のよい組み合わせ性能改善の方策検討

提言

エリア設計ツール
市販品の例
（屋内用）

エリア設計ツール・LANPlanner
Wireless Valley (CORNES DODWELL)‥‥多機能、他システム用バージョンもあり・ AirMagnet Surveyor
AirMagnet (東陽テクニカ）
・ Wireless Recognizer㈱インターエナジー・ Radio Area Viewer QualityMester3D
NTT AT
伝搬損失、遅延推定ツール
・ RapLab (レートレースによる伝搬解析）

構造計画研究所

・伝搬損失、カバレッジ、干渉、最適配置等が求められるが、まだ改良の余地あり
・今後、無線ＬＡＮや無線内線電話が大きなマーケットになる可能性が高い
・日本が先行している（と思われる）
・シームレス化において重要なツールとなるであろう

伝搬研究ではなく、アンテナ伝搬研究言い古されており、特につけ加えることはありません。
ＭＩＭＯや干渉Ｏｒｉｅｎｔｅｄな今後のシステムでは、一層重要となるでしょう。日本発のコンセプト提案

最近では、Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ無線*がよい例。
まずは、どうすれば提案できるようになるか、仕組み作りから検討する必要があるかも知れない。

＊：「認知」という意味。電波の使用状況を「認知」して、干渉の許す範囲でできるだけ周波数・空間・時間的に隙間なく有効に使おうという概念（中嶋の理解）