電波と光の間の電磁波「テラヘルツ帯」を開拓
Beyond 5G、さらにその先へ寳迫 巌（ほうさこ いわお）〈左〉

テラヘルツ研究センター
マルコーニの無線電信の発明以来、電波応用技術は私たちの生活及び社会を大きく変えてきた。いかに大きな恩恵を受けているかは、誰もが持つスマートフォンを見ればわかる。スマートフォンに対しては、今年から5G（第5世代移動通信システム）のサービスが国内でも始まり、研究所レベルでは、Beyond 5G、さらにその先を見据えた開発計画が動きつつある。

そこで注目されるのが、ほとんど未開拓の周波数帯であるテラヘルツ帯だ。

周波数にして100 GHz から10 THz。波長に換算すると3 mm から30 ㎛。なぜテラヘルツ研究センター
研究センター長
大学院修了後、日本鋼管株式会社（現 JFE）を経て、1996年郵政省通信総合研究所（現 NICT）入所。以来、テラヘルツ帯半導体デバイス・各種応用システムの研究開発に従事。博士（理学）。

小川 博世（おがわ ひろよ）〈右〉
テラヘルツ研究センター

ター長と標準化を進めた同研究センターの小川博世氏に話を聞いた。

大学院修了後、日本電信電話公社（現 NTT）を経て、1998年郵政省通信総合研究所（現 NICT）入所。以来、ミリ波・テラヘルツ通信システムの研究開発及び標準化に従事。IEEE Life Fellow。
博士（工学）。

■テラヘルツ帯が注目される理由

ティア的な分野と言えます。

いくと10年後の2030年には300 GHz く──テラヘルツ帯の開発の現状はどのよ──なぜテラヘルツ帯が必要なのでしょう。

これほど高い周波数が必要なのか。そしてこれをどのように活用すべく研究並びに標準化が続けられているのか。テラヘルツ研究センターの寳迫巌セン

うなものでしょうか。
寳迫らいになるでしょう。まさにテラヘルツ

寳迫帯が使われるようになるわけです。
そういう意味で、昨年11月、テラヘより高速・大容量の通信手段を得ルツ帯の周波数特定ができたことは、いいタイミングだったと言えます。

テラヘルツ帯は非常に周波数のるためです。今年から日本でも5G のサー

高 い 電 波 で、そ の 帯 域 の 低 い 方 の 数ビスが始まりますが、これは4G の10倍100 GHz 帯は将来の無線通信に非常に以上の10 Gbps を超える伝送速度を持っ有効であろうということで、以前から研ています。これ以上は要らないという人究開発を進めてきました。

は常にいますが、どんどんと高速・大容──テラヘルツ帯の周波数特定に尽力さ量化を目指していくのは人類の本能のよれたのが小川さんですね。

NICT はもともと電波研究所だったということもあり、無線系の研究開発は得うなものでしょう。

■周波数特定完了

小川

意でデータの蓄積もあります。これまで高速になるに従って必要とされる周波の電波利用・研究の歴史を見ると次第に数が高くなっていきます。現行の4G で周波数の高い電波を使うようになってお使っている最も高い周波数帯は3.6 GHzというものが出版されており、我が国のり、現在はテラヘルツ帯に差し掛かった帯です。5G では28 GHz 帯も使う。つま周波数の分配もこの無線通信規則によっところです。まさにこれから主流となっり現行の4G から5G になると10倍ほどて行われています。この改訂がほぼ4年ていく周波数帯で、電波研究のフロン高い周波数となっています。この流れでごとに世界無線通信会議（WRC）にお国連の専門機関である国際電気通信連合（ITU）が定める無線通信規則（RR）

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電波と光の間の電磁波「テラヘルツ帯」を開拓
Beyond 5G、さらにその先へ通信システムや固定通信システムが使うようになるでしょう。
寳迫

そのとおりで、無線通信では今回の周波数特定で使えるようになりましたから、企業の方も新しい事業に向けての投資がしやすくなったと言えます。

■外部との連携は
小川

今回の周波数特定にあたっては、私が副会長をしているテラヘルツシステ
図ム応用推進協議会の役割が大きかったとWRC-19周波数特定結果言えます。この協議会にはメーカーの方いて行われています。ここで、技術の進

これはこれまでの移動体通信にはなも参加していただいておりますので、テ歩及び社会的要求などに合わせて、周波かった広大な周波数帯です。周波数が特ラヘルツを運用する場合の周波数特性・数分配の見直しなどを行っています。

定されたことで、これからのワイヤレス伝播特性などの技術運用特性のデータをITU-R に出すことができました。

今回周波数特定が行われたのは「2019ビジネスに使えるようになりました。こ年世界無線通信会議（WRC-19）」ですが、れは、テラヘルツ研究センターの大きなそれ以前は275 GHz より高い周波数は成果であると自負しています。

──大学や学会との連携は？

動業務（受信専用の業務）である電波天寳迫

文と地球探査衛星（受動）が使う周波数当たっては、国際的な取決めですから、寳迫が書かれているくらいでした。

世界の各国と調整しなければなりませんに NICT からも研究者を送り出して研究そこに今度は、無線通信に使える新たでした。国ごとに電波の使い方が違うかを行っています。また、応用物理学会にな周波数帯を特定する新しい脚注を無線らです。今回も、まずアジアのリージョは、テラヘルツ電磁波研究会があって、通信規則に追加したわけです。

ンをまとめてアジアの提案として WRCそことも連携しています。このほか、テに出し、それを世界各国の代表が集まるラヘルツテクノロジーフォーラムという──テラヘルツ帯を活用するためには必WRC の本会議で議論して決めます。今技術交流組織もありアクティブに連携活要だったのですね。

回も2015年2月に議題が決まってから、動を行っています。

無線通信業務には分配されておらず、受今回の WRC19の結果を決めるにツ応用システム研究会があります。そこ特定されたのが2019年11月ですから、例えば、無線通信ではチャネルモデリそうです。受動だけでなく能動業4年以上かかりました。アジアの会議のングという電波の伝搬モデルを持ってい務への要望が高まってきたのです。近距

前には、もちろん国内での検討もありまることが重要です。先ほども申しあげま離で大容量の通信を行うシステムへの要す。受動業務を行っている国立天文台やしたが、NICT の前身は電波研究所でし望と言えます。

JAXA（宇宙航空研究開発機構）とも協たからこの分野は強く、ミリ波までのチャ議を重ねました。

ネルモデルを持っています。

小川

そこで、ITU-R で4年間各国の主管官

テラヘルツの電波は波長が極めて短い庁と議論しながら最終的に4つのバンドを特定して無線通信規則に書くことが── 周波数が特定されると何が変わるの電波なので、伝搬状況は物体や人の移動できました。この4つのバンドは、275でしょうか？

によって微妙に変化するため非常に多く～ 296 GHz、306 ～ 313 GHz、318 ～2

電子情報通信学会には、テラヘルの経路を取ります。そのためチャネルモ

333 GHz、356～450 GHz で、総帯域幅

小川は137 GHz もあります（図）。

かはこれからの課題ですが、主に移動体

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この新しい帯域をどのように使うデリングが複雑になります。
ですから、このデータをたくさん取らなければ実際の運用につなげていけない原子時計をチップ化する研究を行ってい利用して判定度を上げることを考えていのです。

ます。また、原子時計よりも更に高精度ます。

なマイクロイオントラップの研究も行っ■ Beyond 5G への対応ています。デバイスどうしが原子時計レベルの精度で時刻の同期が取れるように── 次 世 代 の 通 信 規 格 と な る Beyondなりますから、通信を確立するときに同5G はまさにテラヘルツの利用が現実に期を取る作業が省略でき、その分高速化なるのですね。

できます。

■今後の展望小川

今度のテラヘルツ帯の周波数特定によって、5G が2019年世界無線通信会議で獲得した総帯域幅17.25 GHz の約また、究極のセキュリティとされる量8倍という広大な帯域が確保できました

Beyond 5G は2030年頃のスター子暗号があります。通常は光子が使われので、20年先まではとりあえず安心だ

トを想定しており、今は世界中で様々なますが、光子を使わない物理レイヤー暗と思います。しかし、20年後にはまたアイデアが提案されているところです。

号というものも研究しています。この物

137 GHz では足りない、と言う声が出

NICT としては本年度が第4期中長期計画

理レイヤー暗号で、地上・衛星・衛星間・てくるかもしれませんね。の最終年度なので、次の第5期中長期計航空機等をネットワークしようと考えて画に向けて Beyond 5G をどのように攻います。

寳迫

めるかを検討しているところです。
Beyond 5G の特長としてよく言われているのは、大容量・低遅延・多接続を更

こ れ は ま だ か な り 先 の 話 で す が、ワークを仮想的に分割して効率的に運用する）を行うなど、効率的・低消費電力のクールなネットワークというイメージそうなってくれた方が面白いです。5G では日本勢は少し出遅れました

2040年あたりに始まる次々世代通信規が、Beyond 5G では全力でフォーカスし格には間に合うかもしれません。ていきたいと考えています。NICT にはに発展させることに加えて、AI を活用しネットワークスライシング（ネット寳迫関連する幅広い分野の基礎研究・応用研■テラヘルツ帯利用のイメージセンシング寳迫究及びデータの蓄積があります。日本の次世代・次々世代の通信技術のけん引役として頑張っていきたいと思います。

テラヘルツ帯は通信以外にも空港また、標準化の仕事に際してはたくさのパッセンジャースキャナなどセンシンんの方々のご助力を頂きました。NICT

ラットホーム・GNSS（全球測位衛星シグにも役立っています。これはテロ対策

内部でもイノベーション推進部門標準化ステム）、コネクテッドカー・IoT などとして非常に注目されている分野です。

推進室の協力を得ましたし、テラヘルツと立体的なネットワークが構成されるで今テラヘルツ帯の一部を含む W バンシステム推進協議会と総務省の担当部署しょう。我々は、ここにテラヘルツの電ド（75～110 GHz）でできないかと検には多くのご支援を頂きました。このよ

波が活躍できる場があると考えています。

討を始めています。テラヘルツ帯より若うな蓄積と助力を糧として力強く研究開発にまい進していきたいと考えています。

でしょう。さらに、ドローン・成層圏プ

Beyond 5G のテラヘルツ技術について干低い周波数帯を使いますが、これは周は、NICT が全力を挙げて協力すること波数が高すぎると衣服をうまく透過しなになると思います。NICT ならではの最かったり、空間分解能が高いためプライ先端技術も活かしていきたいと考えていバシーの問題になったりするからです。

ます。例えば端末に小型の原子時計を内そこで、我々は、W バンドの活用によ蔵させるというものです。今 NICT では

りプライバシー問題を避けつつ、AI をい2019年世界無線通信会議（WRC-19）での総帯域幅137 GHz の周波数特定に貢献
テラヘルツ研究センターでは、275 GHz以上の周波数を用いたテラヘルツ無線通信基盤技術の研究開発結果に基づき、2015年のWRC-15において、275-450 GHzの周波数範囲内で移動業務及び固定業務アプリケーションの周波数帯を特定するWRC-19議題1.15の提案を行い、同議題の成立に貢献しました。

その後、2016年から2019年までに開催された関連作業部会において、テラヘル

ITU：International Telecommunication Union
ITR：International Telecommunication Regulations
WRC：World Radiocommunication Conference
ITU-R: ITU Radiocommunication Sector

ツシステム応用推進協議会参加企業と連携してテラヘルツ無線システムの技術運用特性、受動業務との共用両立性検討結果をWRC-19議題1.15の研究に反映させました。さらにそれらの結果を、
2019年
10月28日 か ら11月22日 に 開 催 さ れ た

WRC-19で入力し、同会議で行われた無線通信規則の275 GHz 以上の周波数分配表の改定に貢献しました（図参照）。

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