小 特 集 の 発 行 に あ たって

宮本伸一

編集チームリーダ
Shinichi Miyamoto

アンライセンスバンドの周波数資源の利活用
無線局免許を必要としない周波数帯（アンライセンスバンド）は，無線 LAN や Bluetooth, ZigBeeなどユーザ自らが設置・運用する自営系無線ネットワークを中心として利用されてきました．管理主体が存在しない状況下で周波数資源を共用するという特徴から，アンライセンスバンドで運用される
無線通信システムの多くは，システムの設計思想，要求条件，技術開発から標準化・市場投入までのスケジュール，ビジネスモデル，ユーザのコスト負担など様々な点で，ライセンスバンドで運用されるシステムとは異なる道を歩んできました．
しかし，現在では，自営系無線ネットワークの普及に加え，爆発的に急増する移動通信トラヒックのオフロード先や，公衆無線 LAN（地方活性化，災害対策），IoT/M2M での利用など，様々なサービスでアンライセンスバンドが利用されるようになっています．また，第 5 世代移動通信（5G）では，
マイクロ波帯のアンライセンスバンドに加えて，ミリ波帯のアンライセンスバンドの利用も検討されています．設計思想も，サービス形態も，ビジネスモデルも異なるライセンスバンドとアンライセン
スバンドがすみ分けて利用されてきた時代から，それぞれの特徴を生かして共用される時代に移りつつあると言えますが，別の観点では，アンライセンスバンドの潤沢に見える周波数資源を狙った競争の始まりと捉えることもできます．
周波数資源の獲得競争が始まりつつあるこの時期に，アンライセンスバンドを利用する無線通信シ
ステムとその要素技術に対する理解を深めることを目的として本小特集を企画しました．アンライセ
ンスバンドで運用される無線通信システムの技術開発や標準化の第一線で活躍されている専門家の方々に，それぞれの立場から要素技術や標準化動向について解説頂きました．伝送に利用可能な周波数資源の拡大という観点で魅力的に見えるアンライセンスバンドですが，管理主体が不在であるという特徴に起因する様々な問題（異種無線ネットワーク／複数無線ネットワーク／不特定多数の端末での周波数共用，セキュリティ対策）に対する解はいまだ十分に見いだせていないように思われます．
来るべきトラヒックや端末数の爆発的増加に備えて，アンライセンスバンドはどのように利用されるべきか？ アンライセンスであるがゆえに抱える本質的課題をどのように解決すべきか？ 本小特集がアンライセンスバンドの利用の在り方とその将来展望を考えるきっかけの一助となれば幸いです．

小特集編集チーム

宮本伸一，西森健太郎，畑本浩伸，平松勝彦，古川智章ⓒ電子情報通信学会 2016

解説

無線 LAN 関連システムの国際標準化動向
山田 曉
野島大輔
浅井孝浩

1

（株）NTT ドコモ先進技術研究所

Daisuke Nojima （株）NTT ドコモ先進技術研究所
Takahiro Asai（株）NTT ドコモ先進技術研究所

し， 最 初 の IEEE802.11 規 格 は 1997 年 に 出 版 さ れ

まえがき

た（1）．この規格は，当時，有線での構築が一般的であっスマートフォンやノート PC へ内蔵されている無線

た LAN（Local Area Network）において，LAN ケー

LAN は，IEEE802.11WG（Working Group） に て 異ブル等の設備敷設の手間を大幅に削減し，無線でのなるベンダ間の装置でも相互接続を担保するための標準

LAN 構築を可能とする画期的な技術であった．更に，規格の策定が行われている．本稿では，IEEE802.11 標

2000 年代に入り無線 LAN 機器の価格低下と小形化が準化の変遷と最新動向に加え，また，アンライセンスバ

実現され，ゲーム機や音楽プレーヤなど，これまでネッ

ンドとセルラシステムを融合する新たな技術として昨今

トワークに接続できなかったポータブルデバイスをも

注 目 さ れ て い る Licensed Assisted Access（LAA），

ネットワークへ接続可能とする，パラダイムシフトを実LTE-Wi-Fi Aggregation（LWA），Multi-Path TCP

現する技術となった．当時は .11 規格以外にも無線（MPTCP）についても紹介する．

LAN を実現する無線規格は存在していたが（2），実際に

2

普及が進み，大きなマーケットの創出に成功したのはIEEE802.11 標準化の変遷

IEEE802.11WG は 1991 年に標準技術の策定を開始
表1
規格名

74

Akira Yamada

標準化内容

IEEE802.11 規格のみであった．この IEEE802.11 規格
へ機能追加や高度化を行う形で，これまで多数の技術が規格化されてきた．表 1 に IEEE802.11WG にて策定さ

IEEE802.11 標準規格及びグループ一覧
標準化完了時期

規格名

標準化内容

標準化完了時期

11

2.4 GHz 帯無線 LAN

1997 年   6 月

11v

無線ネットワーク管理方式

2011 年   2 月

11a

5 GHz 帯無線 LAN

1999 年   9 月

11w

管理フレームのセキュリティ高度化

2009 年   9 月

11b

2.4 G 帯無線 LAN 高速化

1999 年   9 月

11y3.65～3.7 GHz（US 向け）方式

2008 年 11 月

11c

MAC ブリッジ機能の追加

1998 年   9 月

11z

端末間の直接リンク方式

2010 年 10 月

11d

各国の電波法への対応

2001 年   6 月

11aa

ビデオ伝送向け無線 LAN

2012 年   6 月

11e

QoS サポート2005 年   9 月

11ac

超高速無線 LAN（5 GHz）

2013 年 12 月

11f

AP 間通信方式

2003 年   6 月

11ad

超高速無線 LAN（60 GHz）

2012 年 10 月

11g

2.4 GHz 帯無線 LAN 高速化（OFDM） 2003 年   6 月

11ae

管理フレームの QoS 対応

2012 年   3 月

11h

欧州向け送信電力制御方式

2003 年   9 月

11af

TV White Space 向け無線 LAN

2013 年 12 月

11i

セキュリティ方式

2004 年   9 月

11ahInternet of Things 向け無線 LAN

2016 年   8 月

11j

4.9～5 GHz（日本向け）方式

2004 年   9 月

11ai

高速リンク確立方式

2016 年   9 月

11k

無線リソース制御方式

2008 年   5 月

11aj

中国向けミリ波無線 LAN

2017 年   6 月

11n

2.4/5 GHz 帯の高速化（MIMO）

2009 年   9 月

11ak

無線 LAN ブリッジ方式

2017 年   3 月

11p

自動車向け通信方式

2010 年   7 月

11aq

サービスディスカバリ方式

2017 年   1 月

11r

AP 間高速ハンドオーバ方式

2008 年   5 月

11ax

高効率無線 LAN2019 年   3 月

11s

無線 LAN メッシュネットワーク

2011 年   8 月

11ay

次世代 60 GHz 無線 LAN

2019 年 11 月

11u

異種ネットワークとの相互接続方式

2011 年   2 月

11az

次世代測位方式

2020 年   3 月

通信ソサイエティマガジン No.38 秋号 2016

ⓒ電子情報通信学会 2016

小特集

図1

アンライセンスバンドの周波数資源の利活用

IEEE802.11 規格における物理層速度の変遷

れた標準規格の一覧を示す（3）．
IEEE802.11WG では標準化開始の時点における最新の 技 術 を 取 り 込 ん で き た． 例 え ば，DSSS（DirectSequence Spread Spectrum：直接拡散方式）や OFDM
（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing： 直 交
周波数分割多重方式），MIMO（Multiple InputMultiple Output）を通信用途として市場に投入したのは IEEE802.11 規格が最初であった．
初期の標準規格では免許を不要とする 2.4 GHz 帯
ISM（Industry-Science-Medical）バンドにて 2.4 GHz
帯域での DSSS，FH（Frequency Hopping：周波数ホッ

図2

ピング方式），IR（InfraRed：赤外線通信）のいずれか

IEEE802.11 における送受信シーケンスの方式により最大 2 Mbit/s での通信を可能とする規格の対応が行われた．また，11i ではセキュリティ方式の．このうち，実際に市場にデバイスが普及

高度化，11r では AP（Access Point）間ローミングのしたのはベンダにて実装が進んだ DSSS 方式のみであっ規定，11s ではメッシュネットワークへの対応が行われた． そ の 後，OFDM 方 式 に て 5 GHz 帯 域 に お い て

た．

であった

（1）

最 大 54 Mbit/s の 通 信 を 可 能 と す る 11a

，CCK

（4）

域において最大 11 Mbit/s の通信を可能とする 11b 方

3

PC カード型無線 LAN カードや，
ノー
式（5）が規格化され，3.1 パケットの送受信方法（Complementary Code Keying）方式にて 2.4 GHz 帯

ト PC への内蔵が急速に進んだ．その後，2.4 GHz 帯にIEEE802.11 の技術概要

データ通信の開始に先立ち，STA（Station）は AP

おいて OFDM 通信を可能とする 11g，MIMO 対応によを探索（スキャン）し，無線区間の状況や AP の負荷状

り最大 600 Mbit/s を実現する 11n，160 MHz 帯域幅

況に応じ接続先 AP を決定し，認証完了後に実際のユーまでサポートし最大 6.9 Gbit/s を実現する 11ac，ミリザデータの送受信が可能となる．

波対応の 11ad を規格化し，物理層の大幅な高速化を図ってきた（図 1）．

無線 LAN は，アンライセンスバンド，すなわち認証を取得した装置をユーザが自由に設置し利用できる周波

一方，無線 LAN の普及に伴い用途や実装が拡大する

数帯域にて運用可能であることが求められる．この要求

につれ，MAC（Medium Access Control）層について条件に対し各 STA が主体的に接続先の AP と周波数チャも数々の高度化がなされてきた．例えば，11e では無線ネルを選択し，CSMA ／ CA により送信タイミングを

LAN の普及に伴い，音声やビデオ等各種アプリケーショ

決定する自律分散動作を可能とした点が本標準規格の最ン伝送へ対応するための QoS（Quality of Service）へ大の特徴である．
解説

無線 LAN 関連システムの国際標準化動向

75

IEEE802.11 規 格 で は 特 に こ の 送 受 信 機 構 を DCF（Distributed Coordination Function）と呼んでいる．
.11 規格におけるパケット送受信時の基本シーケンスを図 2 に示す．STA1, STA2 は，送信タイミングをラ

4

最新の標準化状況

4.1 IEEE802.11ax（High Efficiency WLAN）
4.1.1 標準化状況

ンダムに決定し，AP へパケットを送信する．AP は確

11ac（6） 標準化が完了しつつあった 2013 年頃から，

認 応 答（ACK） を SIFS（Short Inter Frame Space）

次世代の無線 LAN 技術の方向性について議論が開始さと呼ばれる一定期間後に送信側へ返信する．一方，ランれた．特に，スマートフォンの急激な普及に伴い無線

ダム時間が長い端末（図 2 の例では STA2）は，STA1

LAN ホットスポットが乱立し，ユーザ体感品質の低下の通信が完了した後に改めて待機時間を消化し，AP へが問題となっており，改善が必要である点や（7），オペ

パケットを送信する．

レータの立場からトラヒックオフロードの更なる効率化を求める点が議論された（8）．

3.2 利用可能な周波数チャネル

IEEE802 内での承認を経て，上記課題を鑑みた新た

現在，市場にて普及が進んでいる無線 LAN にて利用可な技術策定の必要性を検討するグループである HEW-

能な周波数帯域は 2.4 GHz 帯と 5 GHz 帯である．図 3

SG（High Efficiency Wireless LAN Study Group）が及び図 4 に，それぞれの周波数帯域のチャネル配置（例）

新たに構築された．HEW-SG では公衆無線 LAN ホッを示す．2.4 GHz 帯域では 1ch から 14ch まで，屋内／

トスポットの増大に伴う干渉量の増大，トラヒックに占屋外を問わず最大 4ch を同時に利用することが可能であめる動画像トラヒックの割合の増大などの課題を鑑み，るが，近年は街中にて公衆無線 LAN 用 AP が大量に設

従来の物理層の標準化にて主にターゲットとされていた

置され，通信品質の劣化が問題となっている．一方，リンクレベルの高速化ではなく，主にユーザ全体の体感

5 GHz 帯の無線 LAN では，同一周波数帯にて運用される品質向上を目指したシステムスループットの向上を主な

レーダシステムへの干渉を考慮し，一部周波数帯域でのターゲットとしている．
標準技術策定開始に必要となる，

屋外利用での制限に加え，干渉を検知した際に周波数やス コ ー プ を 定 め る Project Authorization Request

送信電力を自動的に変更する DFS（Dynamic Frequency（PAR） が 2014 年 3 月 に 策 定 さ れ た（9）．PAR で は，

Selection）及 び TPC（Transmission Power Control）

5 GHz 帯域のみをターゲットとしていた 11ac とは異なの使用が必須となっている．そのほか，日本では 11j（日り，1 GHz から 6 GHz 帯を 11ax 標準化スコープとし本向け無線 LAN 仕様）にて 4.9 GHz 帯，11ad（WiGigて規定している．また，AP が高密度に設置されたエリと呼ばれるミリ波無線 LAN）では 60 GHz 帯，11ah でアにおいても，MAC-SAP（Service Access Point）には 920 MHz 帯を利用可能である．

おいてシステム全体のスループットを最低 4 倍以上実現することが求められている．更に，従来端末との後方互換性確保も要求条件となっている．
その後，HEW-SG は 2014 年 5 月に 11ax に昇格し技術策定が開始されている．なお，過去の標準化においてアライアンスが乱立し，議論が停止した経験を踏まえ，
四 つ の 小 グ ル ー プ（
（1）MAC,（2）PHY,（3）Multi-

図3

2.4 GHz 帯における周波数チャネル配置（例）

User,（4）Spatial Reuse）を構成し，標準化が進められている．
技術提案は小グループにて詳細議論がなされ，一定数以上の賛同が得られたものが 11ax 全体での議論の遡上に上る形式となっている．現在も標準化議論は継続中であり（10），2016 年中には初版のドラフト規格が発行される見込みである（11）．
11ax で の 標 準 化 活 動 開 始 に あ た り，Wi-Fi
Alliance との議論を含めたユースケースの議論がなされた（11）〜（14）．表 2 に 11ax にて採用された Usage Model を示す．過去（11ac 等）の標
準規格化時に議論されたユースケースとの大きな差異は，AP や STA が高密度に配置されてい図476

5 GHz 帯における周波数チャネル配置

通信ソサイエティマガジン No.38 秋号 2016

るエリアでの利用を主なユースケースとして上

小特集

1

2

IEEE802.11ax における Usage ModelHigh density of APs andhigh density of STAs per
APHigh density of STAs
— Indoor

3

High density of APs (low/medium density of STAs
per AP) — Indoor

4

High density of APs andhigh density of STAs per
AP — OutdooraStadiumb

Airport/train stationsc

Exhibition halldShopping mallse

E-EducationfMulti-media Mesh backhaulaDense wireless officeb

Public transportationc

Lecture halldManufacturing Floor
AutomationaDense apartment buildingbCommunity Wi-Fia

Super dense urban Streetb

Pico-cell street deploymentc

Macro-cell street deploymenta5

Throughput-demanding
applications

b
c

図5

IEEE802.11ax におけるシンボル長と GI
OFDM

User A

Surgery/health care (similar
to 2e from 11ac)
Production in stadium(similar to 1d-1e from 11ac)

Subcarriers in Frequency

表2

アンライセンスバンドの周波数資源の利活用

Smart carげている点である．これは前述のとおり，
11ax が一ユー
ザ当りのスループット向上ではなく，システムスルー

OFDMAUser A
User B
User C
User D

プット向上を大きな目標としているためである．
OFDM Symbols in Time4.1.2 技術概要

Group of subcarriers over several OFDM symbols

PAR にて設定された目標の達成に向け，11ax では同一周波数帯域で動作する従来の 11ac ／ 11n 等と共存を実現しながら，物理層・MAC 層ともに大幅な機能追図6

IEEE802.11ax における OFDMA リソース割当
イメージ

加がなされる予定である（15）．ここでは，現時点で 11ax

（Multi-User）- MIMO とともに，OFDMA（直交周波数にて採用が予定されている技術や従来方式との変更点に

分 割 多 元 接 続：Orthogonal Frequency-Division

ついて説明する．

Multiple Access）の採用が見込まれている．11ax に

I. OFDM シンボル長の変更

おける OFDMA では，Uplink ／ Downlnk ともに，複11ac にて採用されていた OFDM シンボル長は 4.0 μ s（Long GI：0.8 μ s）であった．一方，11ax では屋外の数 ユ ー ザ 向 け の 異 な る 種 別（Data ／ Control ／伝搬環境下におけるマルチパス耐性向上のため，OFDM

数軸上と時間軸上で多重化することを可能としている．

，14.4 μ s
シンボル長を 13.6 μ s（Normal GI：0.8 μ s）

OFDMA の適用により，同時送信による送信機会を拡，16 μ s（Quadruple GI：3.2 μ s）
（Double GI：1.6 μ s）

大し，システム全体容量の向上を見込むことが可能となManagement の 3 種類）の無線 LAN フレームを周波，マルチパス環境下において，大る．図 6 に，11ax における OFDMA 送信時のリソース幅な性能向上を実現している（17）．IEEE802.11ax にて割当イメージを示す．実際の各 STA へのリソース割当

議論されている OFDM シンボル長について図 5 に示す．

方法については現在議論中である．

の 3 種類を規定し（16）

ま た，OFDM シ ン ボ ル の 拡 張 と と も に，FFT（FastIII. Uplink MU-MIMO

Fourier Transform） サ イ ズ は 拡 大 さ れ，11ac に て

11ac にて採用されていた Downlink MU-MIMO に

312.5 kHz で あ っ た OFDM サ ブ キ ャ リ ヤ 間 隔 は，ついて，11ax では Uplink への採用が予定されている．

78.125 kHz に変更される予定である．

Uplink MU-MIMO の採用により，上りリンクの高ス

II. OFDMA

ループット化が見込まれる．

無線リソースの効率的な利用のため，11ax では MU
解説

無線 LAN 関連システムの国際標準化動向77

Licensed Assisted Accessusing LTE（LAA）

LTE/Wi-Fi aggregation（LWA）

Multi-Path TCP（MPTCP）

概要

特徴• eNB にて，Primary Cell（ライ • eNB にて，eNB（ライセンス • サーバ側にて LTE 向けフロー
センスバンド）と Secondary バンド）と AP（アンライセン と Wi-Fi 向けフローとを振りCell（アンライセンスバンド） スバンド，下りリンクのみ） 分け
へ振り分け
へ振り分け
• サーバ側にて MPTCP に対応• LTE の無線フレームをアンラ • LTE の PDCP フ レ ー ム を していない場合は，Proxy サー
イセンスバンドで送信
IEEE802.11 上で送信
バにて振り分け

状況• 3GPP Rel.13 に て DownLink • 3GPP Rel.13 に て DownLink • 一部オペレータにて商用導入について標準化，Rel.14 にて について標準化，Rel.14 にて 済み
高度化検討
高度化検討
• iOS7 にてサポート

図7

セルラとアンライセンスバンドのアグリゲーション技術

IV. 1024QAM
多値変調について，11a ／ 11g ／ 11n では 64QAM

4.4 セ ルラシステムとアンライセンスバンドの同時利用技術（Quadrature Amplitude Modulation），11ac で は

現在，無線 LAN，または無線 LAN に使用されてい256QAM をサポートしていた．11ax では 1024QAM

る周波数帯域をセルラシステムと連携させるための議論をサポートし，更なる高速化を実現する見込みである．

が進められている．

4.2 IEEE802.11ay（NG60：Next Generation

LTE-Advanced に お け る Carrier Aggregation の

11ad に て 規 格 化 さ れ た ミ リ 波 無 線 LAN は 当 初

る，LAA（Licensed Assisted Access）と呼ばれる技

Wireless Gigabit Alliance にて，デバイスの認定プロ術の標準化が進められている．LAA では既存の無線グラムの策定が行われていたが，現在は Wi-Fi Alliance

LAN シ ス テ ム と の 共 存 を 実 現 す る た め，LTE-へ吸収され，2016 年 2 月現在，継続して認定プログラ

Advanced の 仕 様 へ CSMA ／ CA を 適 用 し た Listen-

ム の 策 定 及 び 相 互 接 続 試 験 の 準 備 が 行 わ れ て い る．

Before-Talk と呼ばれるメカニズムを導入し，標準化策

11ay ではこの 11ad へ MIMO 等高度化技術を適用する定を進めている（21）．また，3GPP では，LTE の上位層ことで MAC-SAP において 20 Gbit/s をターゲットとで あ る PDCP（Packet Data Convergence Protocol），2015 年 3 月から標準策定を開始している．主層のパケットをそのまま IEEE802.11 フレームにてカなユースケースとしては，
情報キヨスク端末，
バックホー

プセル化した上でパケットを伝送し，スループットの向ルネットワーク等への適用が議論されている（19）．

上を図る LTE-Wi-Fi Aggregation（LWA）と呼ばれる

3GPP では，無線 LAN にて使用される 5 GHz 帯域を
60 GHz）

し（18）

Secondary Cell として利用しスループットの向上を図

技術も議論が進められている（22）．いずれの技術も LTE
4.3 IEEE802.11az（NGP：Next Generationの基地局（eNB）にてアクセス先からのパケットフロー

スマートフォンの普及に伴い，従来ベンダ独自実装にてトラヒックのアグリゲーションを行い，スループット

Positioning）て行われていた測位技術の標準規格化が求められてきの向上を目指す技術である．

た．11az ではミリ波無線 LAN（11ad，11ay）を含む

一方，韓国のオペレータを中心に，IETF にて標準化

無線 LAN デバイスにおいて，複数基地局からの到来時された MPTCP（Multi-Path TCP）の商用導入も進め

間差や電波の到来角推定により，誤差数十 cm 以下の測られている．MPTCP はコンテンツサーバまたはモバイ

位実現を目指している．ユースケースとしては，ショッ

ル網内に設置されたコンテンツサーバのトランスポート

ピングモールや博物館内，スタジアム等でのナビゲー

層にてパケットフローの分離を行い，セルラと Wi-Fi をションへの適用やオーディオシステムへの適用が議論さ同時に利用し，
スループットの向上を目指すものである．

れている

．

（20）

78

を分離することで，セルラ側とアンライセンスバンドに

通信ソサイエティマガジン No.38 秋号 2016これら 3 方式の比較を図 7 に示す．

小特集

5

アンライセンスバンドの周波数資源の利活用

まとめ

本稿では，無線 LAN 標準化の変遷と動向，セルラシ
ステムとアンライセンスバンドの同時利用技術について述べた．無線 LAN は，デバイスの普及が進み，ユーザ
及びトラヒックが増大し新たなニーズが生まれ，更なる技術の高度化が図られるといったフィードバックループ
がうまく働き，誕生以降，市場のニーズに応じた様々な高度化が図られてきた．今後も更なる高度化やセルラシ
ステムとの連携など，新たなシステムの実用化が期待される．
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access control (MAC) and physical layer (PHY)
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（3） Official IEEE 802.11 Working Group Project
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org/11/Reports/802.11_Timelines.htm)（4） IEEE Standards,“Part 11: Wireless LAN medium
access control (MAC) and physical layer (PHY)
specifications high-speed physical layer in the
5 GHz band,”IEEE, 1999.
（5） IEEE Standards,“Part 11: Wireless LAN medium
access control (MAC) and physical layer (PHY)
specifications: Higher-speed physical layer
extension in the 2.4 GHz Band,”IEEE, 1999.
（6） IEEE Standards,“Part 11: Wireless LAN medium
access control (MAC) and physical layer (PHY)
specifications amendment 4: Enhancements forvery high throughput for operation in bands
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requesting feedback on high efficiency WLAN
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level integration and interworking enhancement,”RP-150510, March 2015.

山田曉 （正員）

2000 東工大大学院理工学研究科修士 課 程 了． 同 年 NTT ド コ モ 入 社．
以降，公衆無線 LAN サービス開発，
3G/LTE 装 置 開 発，IEEE802.11 標
準 化，3GPP 標 準 化，ARIB 標 準 化等に従事．現在，NTT ドコモ先進技術研究所．

野島大輔 （正員）2012 九工大大学院電子情報工学分野修士課程了．同年 NTT ドコモ入社．
以降，公衆無線 LAN サービス開発，
3G/LTE 装 置 開 発，WirelessBroadband Alliance 活 動等に従 事．
現在，NTT ドコモ先進技術研究所．

浅井孝浩 （正員）1997 京大大学院情報学研究科修士課程了．NTT 移動通信網（現・NTTドコモ）に入社後，移動通信方式の研究に従事，現在，NTT ドコモ先進技術研究所．博士（情報学）
．IEEE
会員．

解説

無線 LAN 関連システムの国際標準化動向

79

解

説

3GPP LTE におけるLicensedAssisted Access（LAA）技術の紹介
原田浩樹
武田一樹
工藤理一
永田 聡
中村武宏

1

（株）NTT ドコモ 5G 推進室

Kazuki Takeda（株）NTT ドコモ 5G 推進室

Riichi Kudo（株）NTT ドコモ 5G 推進室

Satoshi Nagata（株）NTT ドコモ 5G 推進室

Takehiro Nakamura （株）NTT ドコモ 5G 推進室
において Wi-Fi サービスを展開している（図 1（a）
）
．日

はじめに

本国内において Wi-Fi を利用可能なアンライセンス周波

近年，スマートフォンやタブレット端末等の普及や高精数帯は，2.4 GHz 帯及び 5 GHz 帯であり，5 GHz では

細動画像サービス・ビデオ通話等の広がりに伴う急激な20 MHz 幅× 19 channel が利用可能である．これは一モバイルデータトラヒックの増加に対応するため，モバ

事業者が 3G/LTE サービスに利用可能な周波数帯域幅とイル通信の高速大容量化への要求が高まっている．通信比べて非常に広帯域であり，アンライセンスバンドの利容量は使用する周波数帯域幅と比例する関係にあるため，用はホットスポットエリア周辺でのユーザ通信品質改善

通信の広帯域化は高速大容量化を達成するための代表的に非常に有効である．

な手段である．移動通信システムの標準化プロジェクト

このように通信事業者にとっての広帯域化，特にアンである 3GPP（Third Generation Partnership Project）

ライセンスバンドを活用した広帯域化の重要性が増す中によって仕様化された LTE（Long Term Evolution）でで，アンライセンス周波数を LTE キャリヤとして使い，は最大 20 MHz 幅が使用可能であったのに対し，その発ライセンス周波数の LTE キャリヤと束ねて CA で高速展形である LTE-Advanced（Release 10 LTE）では複大容量化を実現する LAA（Licensed-Assisted Access）

数の LTE キャリヤを束ね，最大 100 MHz 幅を使って通（1）
技術が 2013 年に提唱された（図 1（b））
．セルラ通

信を高速化する CA（Carrier Aggregation）技術が標準信技術である LTE には，基地局から離れたユーザ端末仕様化され，2014 年から日本国内の商用サービスでもにも高い通信品質を提供する機能や，一つの基地局内で使われている．また，多くのセルラ通信事業者は，事業

多くのユーザ端末を効率的に収容する機能などがあるた

者専用に割り当てられた周波数（ライセンス周波数帯）

め，特に公衆無線 LAN サービスが提供されるような混を使った 3G/LTE などのセルラ通信サービスに加え，通雑エリアにおいて，LAA は Wi-Fi を用いるよりも広い

信トラヒックが多く発生するホットスポットエリアなど

通信範囲や高い通信容量を達成できることが期待され

図1
80

Hiroki Harada

通信ソサイエティマガジン No.38 秋号 2016

モバイル通信におけるアンライセンス周波数帯の活用ⓒ電子情報通信学会 2016

小特集

図2

アンライセンスバンドの周波数資源の利活用

Listen-Before-Talk に基づくチャネルアクセスによる LAA と Wi-Fi の共存

る．3GPP では LAA を標準仕様としてサポートするにみ所定の時間長以内（日本では 4 ms 以内）での送信をあたり，Wi-Fi，レーダ，他事業者の LAA など他シス可能とする「LBT（Listen-Before-Talk）メカニズム」

テムとの公平な共存とアンライセンス周波数の効率的なを適用することが必須とレギュレーションで規定されて利用を実現するための様々な技術検討を行い，Releaseいる（7），（8）．3GPP では，チャネルアクセス方法として，

13 LTE に お け る LAA 規 格 を 策 定 し た（2）〜（6）． ま た，

以下の四つのカテゴリーを定義し，他システムとの共存

Release 13 ではライセンス周波数の LTE キャリヤを常評価を行った．なお，共存評価では，二つの Wi-Fi シに CA における主キャリヤ（Primary cell, PCell ともステムがそれぞれ異なる事業者に設置されている環境で呼ばれる）とし，アンライセンス周波数を CA におけるスループットや遅延等の通信特性を取得した後，片方の下りリンク通信専用副キャリヤ（Secondary cell, SCell

事業者の Wi-Fi を LAA に置き換えることで，置き換えとも呼ばれる）として用いるための仕様を規定した（図を行わなかった Wi-Fi の通信特性が劣化しないことが1（c））．アンライセンス周波数上での上りリンク通信

要求条件とされた．

については，Release 14 以降で仕様化予定である．

（1） LBT を行わずに送信（カテゴリー 1）．

本稿では，3GPP Release 13 LTE において仕様化さ（2） 送 信前に固定のセンシング時間でキャリヤセン

れた下りリンク通信用の LAA 技術について物理層仕様

スを行い，チャネルが空いている場合に送信（カテゴリー 2）．

を 中 心 に 概 説 す る と と も に，NTT ド コ モ が Huawei（3） 送 信前に所定の範囲内からランダムに値（ランTechnologies 社と 2014 年から共同で行ってきた LAA

ダムバックオフ＊ 2）を生成し，固定のセンシングに関する実験概要について紹介する．

スロット時間でのキャリヤセンスを繰り返し行

2

い，生成された値の分だけチャネルが空いていアンライセンス周波数上での他システムとの共存ることが確認できた場合に送信（カテゴリー 3）．
（4） 送 信前に所定の範囲内からランダムに値（ラン5 GHz 帯などのアンライセンス周波数帯では，特定ダムバックオフ）を生成し，固定のセンシングの事業者に限らず無線局を設置することが可能であるた

スロット時間でのキャリヤセンスを繰り返し行

め，LAA が近傍に設置された無線局の特性を大きく劣い，生成された値の分だけチャネルが空いてい化させたり，逆に近傍の無線局からの干渉により LAA

ることが確認できた場合に送信．ランダムバッの通信性能が大きく影響されることのないように設計さク オ フ 値 の 生 成 範 囲（Contention window

れる必要がある．日本や欧州では，5 GHz 帯を用いる

size）は他システムの通信との衝突による通信

無線システムへの要求条件として，送信を開始する前に失敗状況に応じて可変（カテゴリー 4）．

キャリヤセンス＊1

図 2 にカテゴリー 4 の LBT に基づくチャネルアクセを行い，チャネルが近傍の他システ

ムによって使用されていないことを確認できた場合にの＊1＊ 2	  チャネルがアイドルとなった後に複数の無線局が同時に送信を行い衝突してしまうことを避けるため，送信ごとにセンシング時間をランダムに変更する機能．

チャネルがほかの無線局によって使用中かどうかを受信した信号の強度や波形などから確認すること．
解説

3GPP LTE における Licensed-Assisted Access（LAA）技術の紹介

81

スによる LAA と Wi-Fi の共存の仕組みを示す．カテゴ

複数のアンライセンスキャリヤを束ねて使用すリ ー 4 で は Wi-Fi が CSMA/CA ＊ 3（Carrier Sense

る場合，特定のアンライセンスキャリヤでのみ

Multiple Access/Collision Avoidance）として採用しカテゴリー 4 の LBT を行い，その他のキャリているチャネルアクセス方法と同等の LBT メカニズムをヤではカテゴリー 2 の簡易 LBT を行う Wi-Fi

LAA が適用することで，公平なチャネルアクセスが実現のような広帯域チャネルアクセス方法に加え，できる．一方，カテゴリー 1 やカテゴリー 2 は，フレー

20 MHz 幅の各アンライセンスキャリヤで独立

ム単位で同期して送受信を行う既存の LTE システムの動に図 2 のカテゴリー 4 LBT を行う広帯域チャ作への変更が少ないが，他システムとの共存時の特性やネルアクセス方法の 2 種類が仕様化された．

公平性において課題があることが示された ．また，カ（2）

テゴリー 3 については，複数の無線局の同時送信による衝突の確率をチャネルの混雑度合に応じて動的に制御するような仕組みがなく，そのような仕組みを既に持つ
Wi-Fi との共存時の公平性の観点で懸念が示された．

効率的な周波数利用のための
LAA 要素技術

3GPP Release 13 LTE に お け る LAA は，5 GHz 帯

結果として，LAA 下りリンク通信のチャネルアクセ

を CA における下りリンク専用の副キャリヤとして用いス方法としてカテゴリー 4 が採用された．図 2 に示するための仕様となっている．Release 13 ではアンライセと お り，LAA の チ ャ ネ ル ア ク セ ス 方 法 は 基 本 的 にンスキャリヤ上での上りリンク通信はサポートされず，

Wi-Fi のものと同等であるが，LAA と Wi-Fi のチャネ

全ての上り通信はライセンスキャリヤ上で行われる．そルアクセス方法の違いとして，主に以下がある．

のため，Release 13 LTE における LAA では，アンライ（1） Wi-Fi におけるキャリヤセンスでの電力検出のセンスキャリアでの下りリンク通信を効率的に行えるよ

しきい値は－ 62 dBm となっているが，Wi-Fi
は Wi-Fi 同 士 を よ り 高 精 度 に 検 出 す る

うな仕様をターゲットとした検討が行われた．
ところで LTE では，
1 ms 長の「サブフレーム」をデー機能を持ち，より低い電

タ 送 信 割 当 の 基 本 時 間 単 位（Transmission Time

力レベルの周辺 Wi-Fi を検出することができる．

Interval）としており，CA における副キャリヤは主キャ

一方，LAA においては Wi-Fi preamble を検出

リヤのサブフレームタイミングと同期している必要があする機能を実装することは必須ではないため，る．一方，前章にて解説したとおり，LAA のチャネル

LAA における電力検出のしきい値を Wi-Fi と同

アクセス方法は Wi-Fi のそれと基本的に同一であり，

じ－ 62 dBm と す る と，Wi-Fi か ら LAA へ の

チャネルが空いたタイミングからキャリヤセンスを開始

置き換えにより Wi-Fi にとっては隠れ端末問題

し，バックオフカウンタ値が 0 になったタイミングでが発生しやすくなってしまう．そこで LAA でチャネルへのアクセス権を得ることができるものであは Wi-Fi と共存する場合の電力検出のしきい値

る．このとき，チャネルへのアクセス権を得たタイミン

を－ 72 dBm（送信電力 23 dBm の場合）とし，

グは主キャリヤのサブフレームタイミングと一致しない

置き換えによる隠れ端末問題の発生を抑えるよ

場合がほとんどであるため，LAA は送信機会を逃さなうにしている．

いためにはチャネルを保持しておくための信号を次のサ

Preamble detection＊4（2） Wi-Fi では，基本となる送信帯域幅は 20 MHz

ブフレーム境界まで送信しておき，サブフレームの境界

で，IEEE802.11n/ac により 40 MHz, 80 MHz,から制御信号やデータ信号の送信を開始することとな

160 MHz での広帯域送信がサポートされている．しかしながら制御情報やデータを含まない送信は，る．広帯域送信を行う場合は，プライマリチャ

周辺他システムのチャネル利用を止めるだけのオーバ

ネルとして設定した 20 MHz 幅のキャリヤで図

ヘッドであり，アンライセンス周波数の利用効率低下に

2 のような LBT を行い，その他の使用予定キャ

つながる可能性がある．また，前章にて解説したとおり

リヤではカテゴリー 2 に相当する簡易なキャリ

LBT に成功した後に連続送信可能な時間は例えば 4 ms

ヤセンスを行って，プライマリチャネルを含むなどに限定されるため，チャネルを保持するための送信

連続した空きチャネルで送信を行う ．一方，をサブフレーム境界以外から始めた場合には最大連続送

LTE の CA では，最大 20 MHz 幅のキャリヤを

信 時 間 の 期 限 も サ ブ フ レ ー ム 境 界 以 外 と な る た め，

単位とし，連続／非連続の複数のキャリヤを束

1 ms 単位の送信のみでは最大連続送信時間を使い切る

ねて広帯域送信を行う．そのため，LAA としてことが難しい．

（9）

82

3

＊3

無線 LAN の規格である IEEE802.11 において用いられているチャネルアクセス方法．

＊4

Wi-Fi 送信信号に含まれる preamble 波形の有無を受信
信号から検出する機能．

通信ソサイエティマガジン No.38 秋号 2016

そこで，LAA ではサブフレーム境界以外で制御信号やデータ信号の送信を開始・終了できるような機能として，Initial partial subframe 送 信 及 び Ending partial
subframe 送信がサポートされている．図 3 に Initial

小特集

図3

アンライセンスバンドの周波数資源の利活用

LAA における Partial subframe 構成の導入効果
表1

partial subframe 送 信 及 び Ending partial subframe
送 信 の 導 入 効 果 の 概 念 図 を 示 す．Initial partial

LAA 実験諸元
LAA

subframe は 1 サブフレーム内に含まれる 14 OFDM シ

実験環境

ンボルのうち，サブフレーム途中からサブフレーム末尾までの一部の OFDM シンボルを使ったデータ送信構成，
Ending partial subframe は同じく 14 OFDM シンボルのうちサブフレーム先頭からサブフレーム途中までの一

Wi-Fi
屋

内

周波数

5.735～5.755 GHz, 20 MHz 幅，LAAと Wi-Fi で共通

アンテナ構成2 × 2，無指向性，LAA と Wi-Fi で共用部の OFDM シンボルを使ったデータ送信構成である．

EIRP

14 dBm，LAA と Wi-Fi で共通

図 3（a），（b）では，LBT を完了しチャネルアクセス

仕・カテゴリー 4 LBT
実 装，Initial/
ending partial
subframe 送 信 適
用なし・下 りリンク通信専用キャリヤとして使うアンライセン
スキャリヤ利用分
のみのスループッ
トを計測を開始してから次のサブフレーム境界までがデータを含様

まない送信を行うオーバヘッドとなるが，図 3（c），（d）
のように Initial partial subframe 送信，すなわちサブ
フレームの途中からのデータ送信開始が適用されると，
LBT を完了してからデータ送信を開始できるまでのオーバヘッド送信時間が削減できる．また，
図 3（a）（，c）
では，連続送信の終了タイミングがサブフレーム境界に・IEEE 802.11n

限定され，仕様やレギュレーションで許容される最大連続送信時間をデータ送信で効率的に使い切ることができ

リヤセンスに基づく非周期的な測定用参照信号送信なな い が， 図 3（b），
（d） の よ う に Ending partial

どがサポートされている（3） ～ （6）．RSSI 測定報告や測定

subframe 送信，すなわちサブフレーム境界以外での用参照信号は，隠れ端末問題の発見及び適切なキャリ

データ送信完了が適用されると，LBT 成功後に許容さヤ選択と，接続中の LAA 基地局や周辺 LAA 基地局のれる最大連続送信時間内により多くのデータが送れるよ

受信電力及び受信品質の端末での測定にそれぞれ用いうになる．このように本機能の適用により，同じ送信時られる．

間で送れるデータ量が増やせると，LAA の通信効率がヒック量を処理するための LAA の送信時間やチャネル

4

アクセス機会が減少するため，共存する周辺他システム

NTT ドコモは Huawei Technologies 社と 2014 年か改善しスループットが向上するだけでなく，所定のトラの特性も改善されることになるLAA に関する実証実験

ら LAA に関する共同実験を中国・北京・Huawei 社屋

．

（10）
，
（11）

（Received

内及び横須賀市・ドコモ R&D センタ内にて行い，LAA

Signal Strength Indicator）測定報告機能や，短時間キャの性能，特にアンライセンス周波数を LTE として使う

そのほかに Rel. 13 の LAA では，RSSI＊5

ことの有効性を検証してきた（12） ～ （15）．実験の主な諸元＊5

受信信号の強度を表す指標．

を表 1 に示す．
解説

3GPP LTE における Licensed-Assisted Access（LAA）技術の紹介

83

図4

LAA と Wi-Fi の共存評価実験

実 験 で は，Wi-Fi AP（Access point）#1 に 複 数 のWi-Fi STA（Station）が接続して通信を行い，その近5

まとめ

傍で別の Wi-Fi AP#2 と STA が通信を行っているシナ

本稿では，3GPP Release 13 LTE において標準仕様

リオと，Wi-Fi AP#1 及び接続端末を LAA BS（Base

化された LAA 技術を概説した．また，
NTT ドコモが行っ

station）及び LAA UE（User equipment）に置き換えて き た LAA に 関 す る 実 証 実 験 に つ い て 紹 介 し た．

たシナリオで，Wi-Fi AP#1 と接続している STA それ

3GPP Release 14 では，LAA の拡張として，アンライ

ぞれのスループット，Wi-Fi AP#2 と接続している STA

センス周波数帯での上りリンク通信のサポートが仕様化のスループット，及び LAA UE それぞれのスループッ

される予定である．

トを測定した．図 4 に Wi-Fi AP #1 と＃ 2 及び LAA

LAA は，その名のとおりアンライセンス周波数をラBS の位置関係及び実験により得られたスループットのイセンス周波数と束ねて用いることを前提とした技術で結果を示す．図 4 より，Wi-Fi を LAA に置き換えるこあるため，その運用は LTE 事業者のみが可能である．

とで，置き換えた基地局当りの通信容量は約 38％向上

一方で Wi-Fi のように LTE 事業者以外も設置可能なア

し，更に周辺の Wi-Fi のスループットは約 13％向上しンライセンス周波数を用いる LTE ベースの通信方式とたことを確認した．LAA が Wi-Fi より高い通信容量をして，“MuLTEfire”が Qualcomm 社等によって開発

達 成 で き た 理 由 と し て は，LTE の 要 素 技 術 で あ る

され，普及促進のためのアライアンスが設立されていHybrid ARQ＊ 6 やターボ符号を用いた誤り訂正技術による（16）．今後，Wi-Fi が既に広く普及しているアンライ

り，基地局から離れた端末のように受信信号品質が悪い

センス周波数帯において，LTE をベースとした LAA や場合にもスループットが落ちにくいことと，LTE の特MuLTEfire が普及していくためには，技術的な優位性徴である OFDMA に基づく高度なユーザスケジューリ

だけでなく，ビジネスとしての魅力やユーザの利便性向

ング制御により，基地局は各端末から報告される通信路上が重要である．

情報などに応じて適切な通信リソースの割当を各端末へ行うことで効率的な無線リソース利用が達成できること，の主に 2 点が挙げられる．以上のように，本実証
実験では，LAA が Wi-Fi に比べて高いスループットを達成できることと，LAA が周辺の Wi-Fi にとっても損失とならないことを確認できている．

＊684

初回送信されたデータが誤って受信された場合に，初回送信とは少し異なるデータを再送し誤り訂正能力を向上させる機能．

通信ソサイエティマガジン No.38 秋号 2016

■ 文献（1） h t t p s : / / w w w . q u a l c o m m . c o m / # / n e w s /onq/2013/11/20/ltelte-advanced-unlicensedspectrum（2） 3GPP TR 36.889 v13.0.0 (2015-06),“Study on
Licensed-Assisted Access to Unlicensed Spectrum(Release 13)，
”July 2015.
（3） 3GPP TS 36.211 v13.0.0 (2015-12),“Physicalchannels and modulation (Release 13)，”Jan.
2016.
（4） 3GPP TS 36.212 v13.0.0 (2015-12)，“Multiplexing
and channel coding (Release 13)，”Jan. 2016.
（5） 3GPP TS 36.213 v13.0.1 (2016-01)，“Physical小特集

アンライセンスバンドの周波数資源の利活用

layer procedures (Release 13)，”Jan. 2016.
（6） 3GPP TS 36.214 v13.0.0 (2015-12),“Physicallayer; Measurements (Release 13)，”Jan. 2016.
（7） ETSI EN 301 893 v1.8.1, Harmonized European
Standard,“Broadband Radio Access Networks(BRAN); 5 GHz high performance RLAN,”March
2015.
（8） ARIB STD-T71 6.1 版，“広帯域移動アクセスシステ
ム（CSMA），”March 2014．
（9） IEEE P802.11acTM/D5.0,“Draft STANDARD for
Information Technology–Telecommunications
and information exchange between systems–
Local and metropolitan area networks–Specificrequirements Part 11: Wireless LAN Medium
Access Control (MAC) and Physical (PHY)
specifications: Amendments 4: Enhancements for
Very High Throughput for Operation in Band
below 6 GHz,”Jan. 2013.
（10）3 G P P, R 1 - 1 5 7 2 2 3 , N T T D O C O M O , I N C . ,“Support of partial subframe transmission for
LAA,”Nov. 2015.
（11）Y. Jiang, H. Harada, L. Liu, H. Jiang, and S.
Nagata, “Investigation on partial subframetransmission for licensed-assisted access tounlicensed spectrum,”2016 信学総大，no.B-5-67,
March 2016.
（12）h t t p s : / / w w w. n t t d o c o m o . c o . j p / i n f o / n e w s _release/2014/08/21_00.html（13）Y. Lan, L. Wang, H. Jiang, K. Takeda, H. Harada,
S. Nagata, W. Tang, and Q. Li,“A Field Trial of
Unlicensed LTE (U-LTE) in 5.8 GHz Band,”Proc.
IEEE VTC 2015-Fall, pp.1–5，Boston, MA, USA,
Sept. 2015.
（14）Y. Lan, L. Wang, H. Jiang, K. Takeda, H. Harada,
S. Nagata, W. Tang, and Q. Li,“A Field Trial of
LTE in Unlicensed Bands with SDL (Supplemental
Downlink) Transmission,” Proc. IEEE WCNC
2016, pp.2297–2301, Doha, Qatar, April 2016.
（15）http://www.huawei.com/jp/about-huawei/
newsroom/press-release/hw-464161.htm（16）http://www.multefire.org/news/press-releasedecember-16–2015/

原田浩樹 （正員）（株）NTT ドコモ 5G 推進室，平 20
横浜国大大学院工学府博士後期課程
了． 同 年 NTT ド コ モ 入 社． 以 来，
3GPP LTE Advanced 標準化やコグ
ニティブ無線の研究開発等に従事．

武田一樹 （正員）（株）NTT ドコモ 5G 推進室，平 22
東北大大学院工学研究科博士後期課
程了．平 23 パナソニック入社．平25 から NTT ドコモにて 3GPP LTE
Advanced 標準化の研究開発に従事．

工藤理一 （正員）（株）NTT ドコモ 5G 推進室，平 15
東北大大学院理学研究科修士課程
了． 同 年 NTT 入 社． 平 27 か ら
NTT ドコモにて 5G に向けた研究開
発に従事．

永田

聡 （正員）（株）NTT ドコモ 5G 推進室，平 15
東工大大学院理工学研究科博士前期課程了．同年 NTT ドコモ入社．以来，3GPP LTE 及 び LTE Advanced 標準化の研究開発に従事．平 23 から
3GPP TSG-RAN WG1 副 議 長， 平
25 から同グループ議長に従事．

中村武宏 （正員）（ 株 ）NTT ドコモ 5G 推進室，平 2
横浜国大大学院工学研究科修士課程
了．同年 NTT 入社．平 4 から NTT
ドコモにて移動通信方式の研究開発
及 び 標 準 化 に 従 事． 平 17～21
3GPP TSG-RAN 副 議 長， 平 21～
25 同グループ議長に従事．

解説

3GPP LTE における Licensed-Assisted Access（LAA）技術の紹介

85

解

説

LCX
（漏えい同軸ケーブル）を用いた無線 LAN システム
塚本悟司
侯 亜飛
鈴木文生
丹羽敦彦

1

はじめに

Satoshi Tsukamoto （株）国際電気通信基礎技術研究所
Yafei Hou

奈良先端科学技術大学院大学

Fumio Suzuki（株）フジクラAtsuhiko Niwa（株）フジクラ・ダイヤケーブルれる．加えて，ハンドオーバ時の一時的な伝送停止による遅延や干渉セル数の増加も懸念される．

ICT（Information and Communications Technology，

リニアセルは，アンテナを中心とした円形のオムニセ

情 報 通 信 技 術 ） の 利 活 用 が 盛 ん に な り， 無 線 LAN

ルやその一部である扇形のセルとは異なり，線状あるい（Wireless Local Area Network）の導入が進んだ結果，は帯状のセルで，セル形状を変えるというアプローチに

ビデオ会議や遠隔授業などの低遅延で安定した通信速度

より小セル化のメリットを得つつデメリットを克服するが要求され，これまで有線接続であった通信にも無線技術である．これは，5G に向けた技術の一つとしてもLAN が使用されるケースが増加している．また，スマー

検討されている．漏えい同軸ケーブル（LCX：Leaky

トフォンの普及により，移動中の車内や移動の待ち時間

Coaxial Cable）は，無線信号を伝送する同軸ケーブルに，高精細画像の送信やリアルタイム動画像の視聴などの外部導体に多数の穴を空け，ここから電波を少量ずつ

大容量の通信を行うケースも増加している．移動端末の放射することで，ケーブルに沿ってリニアセルを形成す

ネットワーク接続には，移動通信システムが広く使用さる．本稿では，LCX を用いた無線 LAN システムとそのれているが，近年はそのオフロード先としての無線 LAN

MIMO 化について解説する．

の利用も増加傾向にある．その結果，図 1 に示すような商業施設や地下通路などの多数のユーザ端末が高密度に存在する場所では，通信に使用する無線リソースの不足による遅延増加や通信速度低下が顕在化しつつある．
複 数 の ア ン テ ナ を 用 い て 空 間 多 重 を 行 う MIMO（Multiple-Input and Multiple-Output）は周波数利用
効率を向上させて通信に必要な無線リソース量を削減する極めて有効な技術である．しかし，図 2 のような多くの端末が互いに LoS（Line of Sight，見通し）環境となる場所では，MIMO による空間多重度の低下や被干渉の増加により効果が得られにくい．これに対して，

図1

LCX によるリニアセルのイメージ

通常の MIMO 伝送を改良するための様々な技術が研究されており，例えば非線形 MIMO やマッシブ MIMO，
マルチユーザ MIMO，分散協調 MIMO などがあるが，いずれも新たな信号処理の追加が必要である．
小セル化＊ 1 も周波数の繰返し利用により面的に周波数利用効率を向上させる技術として有効である．
しかし，小セル化を行うと端末の移動時にハンドオーバ頻度が増加し，このための制御通信により無線リソースが消費さ＊186

一つの基地局の担当範囲であるセルを小さくすること．

通信ソサイエティマガジン No.38 秋号 2016

図2

LCX による通信エリア限定のイメージⓒ電子情報通信学会 2016

小特集

2

アンライセンスバンドの周波数資源の利活用
下に列挙する利点がある．

LCX の構造• セ ルの長手方向への移動時には，同一セル面積のオムニセルに比べてより遠くまで同一セルが続い

LCX は使用する周波数や用途により各種製品が市販さているため，ハンドオーバの頻度を減らせる．

れている．図 3 左の LCX は吊架して使用するためのス• 自セル内での平均的な被干渉セル数を低減できる．

テーワイヤが付属している外径 29 mm の製品で，携帯電対策にも使用されており，図右は 5 GHz 帯

オムニセルでは，図 5 左に示すように周囲の複数の無線 LAN で使用可能な外径 7 mm 程度と細径なものでセルからの干渉を受ける範囲が広いが，リニアセル

ある．このほか，東海道新幹線での UHF 帯列車無線にでは，図 5 右のようにセルの両端部を除けば，主に上使用されている，外径約 50 mm で屋外での長期使用を下のセルからしか干渉を受けない．しかも，平行に前提とし十分な耐久性や耐候性を有するものなどがある．

配置されたリニアセル間では，セルの長手方向の移LCX の構造は，図 4 に示すように，中心導体を誘電動に伴う干渉源との距離の変化が少ないことから，

話の不感地

＊2

体でもある絶縁体で囲み，これに外部導体を縦添えし，

干渉電力の変化も少なくなり，移動時に干渉抑圧ア

更にプラスチック樹脂の絶縁被覆で覆った構造のものがルゴリズムが効果的に機能することが期待できる．

広く使われている．また，軽量化のため中心導体を中空• 遮蔽される確率や遮蔽時の受信電力低下が少ない．

構造とするなど同軸ケーブルと同様の改良もなされていアクセスポイント（AP）から端末（STA）までのる．外部導体には，周期的に配置したスロットと呼ぶ長伝送経路の一部が LCX により有線化されることで，孔が穿孔してあり，ここを波源として放射される各ス

無線による空間伝搬となる区間を短縮できる．歩ロットからの電波が合成されて受信される．

行者等の遮蔽物の密度が一定であると仮定すれば，遮蔽される確率は伝搬距離の減少に伴い低下する，

3

また，STA では LCX の複数のスロットからの合成

LCX の利点と欠点

波を受信しており，一部のスロットからの波が遮蔽されても，残りのスロットからの直接波が到来

LCX ではリニアセルを形成することなどにより，以するため，受信電力の低下が抑えられる．
• トンネル等では壁面等からの反射波の影響が生じにくいよう LCXの結合損 ＊ 3 を調整するなど，適切な回線設計を行うことでマルチパス＊ 4 を減少させ，LCX
図3と平行に移動する際の受信電力変動を抑制できる．

外径 29 mm（左）と 7 mm（右）の市販 LCX

中心導体

絶縁体（誘電体）• モノポールアンテナ等ではマルチパス等により不明瞭になりやすいセル境界が LCX では比較的明瞭

スロット 絶縁被覆（シース）である．
• 既存システムへの適用において，既存端末に改造等を加えることなくそのまま使用可能である．

外部導体

図4

LCX の断面（左）と内部構造（右）このほか，非通信の利用では DC や低周波信号を重畳させることが可能なため，通信と電源供給を同時に行う
ことや，LCX に沿ったエリアでの高精度な位置検出を行う研究（1）も行われている．
一方，欠点は，ケーブル損や終端抵抗での電力消費により放射効率が低くなるほか，移設が容易でなく設置場所の自由度や

図5＊2オムニセル（左），リニアセル（右）干渉エリア比較

どの基地局からの電波も届かず，通信ができない場所
のこと．
解説

＊3

LCX から遠ざかる方向（法線方向）に一定の距離を隔てて置いたアンテナと LCX 間の減衰量であり，LCX から漏えいする電波の量を表す尺度として利用している．

＊4

地
 面や壁面等の反射により複数の電波伝
搬経路が形成されることである．マルチ
パスにより伝搬経路の異なる波が合成されることで，フェージングや位相シフト，シンボル間干渉などが生じ，受信信号の品質に影響を与える要因となる．

LCX（漏えい同軸ケーブル）を用いた無線 LAN システム87

美観上の問題がある．最も大きな課題は，設置や維持の互いに打ち消し合う．これに対し Φ 方向の電界 EΦ は，

コストが素子型アンテナなどに比べて高く，セルの長さ

これらのスロットで全て同相，すなわち図の例では下向に 応 じ て 増 加 す る 点 で あ る． 無 線 LAN で はきとなる．その結果，垂直偏波が放射される．

IEEE802.11n 以降 MIMO が導入されているが，1 本の放射角 θ は，LCX の法線方向を 0 度として LCX の終LCX をアンテナ素子 1 本相当として 2 × 2 MIMO を構

端側を 90 度，給電側を－ 90 度として表す．この θ は，成すると，適切な間隔を空けて 2 本の LCX 敷設が必要

ε r を誘電体の比誘電率，λ 0 を高周波信号の自由空間になためコストが倍増する．5 章では 1 本の LCX で 2 ×おける波長，P をスロットピッチとし，LCX を基本モー

2 MIMO を実現する技術を紹介する．

ドで使用する場合には，次の式で表せる（2）．

4LCX 放射波の偏波と指向性

λ θ = sin−1  ε r − 0  
p


（1）

LCX からの電波の放射について図 6 で説明する．座

θ = 0 では共振状態となるため，これを避けて設計す

標は，
LCX の長さ方向を X，
LCX を軸とした周方向を Φ ，る必要があるものの，この式から，放射方向は LCX の

LCX からの法線方向を Y とする．S1，S2，S3，S4，…は，

設計パラメータである P や ε r を適切に選ぶことで，比外部導体上に位置する細長い穴（スロット）であり X較的自由に変えられることが分かる．

方向に一定の間隔で並んでいる．スロット同士の間隔を一例として放射方向を変えるため試作した 2 種類の

ピッチ P で示す．LCX でのケーブル内電磁波伝搬の基

5 GHz 帯用 LCX，Type 1（P = 38 mm）と Type 2（P本的性質は同軸ケーブルと同様であり，電磁エネルギー= 29 mm）の指向性パターン測定結果を図 8 及び図 9を TEM 波として伝送する．ケーブル内部では中心導体に示す．測定はターンテーブル上に LCX（長さ 3 m）

表面から垂直に，誘電体を挟んで外部導体との間に電界を水平に置き，水平面を XY 面として LCX の長さ方向が生じ，磁界は中心導体を軸に回転している．外部導体

を X 軸，LCX から離れる方向を Y 軸とした．指向性パ

内面には，LCX の長さ方向に電流が流れるため，このターンは X 軸に対して回転対称であることから XY 面

外部導体の一部にスロットが存在することで，スロットでの受信電力を偏波別に行った．LCX は図の左右方向

内に電界が生じ電波が放射される．放射電波は図 6 上に配置され，左側が給電点，右側が 50 Ω 終端部分であに示すように各スロットの放射波が合成されて強め合る．測定周波数は 5.35 GHz で，最大値を 0 dB としてい，スロット間の位相差とスロット間隔 P により決ま正規化した．測定結果から，放射角はそれぞれ約－20

る指向性を持った波面として空間を伝搬する．この位相度と約－ 50 度であり，異なる放射角の垂直偏波 LCX が

差は LCX 自体が遅延線路として作用することで生じて実現できている．

おり，各スロットが開口アンテナに相当する．図 6 下に概念図としてこれを示した．
図 6 に示した LCX ではスロット内の LCX の長さ方向に電界を生じるため，水平偏波を放射する．なお，ここでの水平偏波は LCX を水平，すなわち大地に対して平行に張った状態で電界が大地と水平になる方向であり，垂直偏波は電界が大地に垂直となる方向である．
一方，図 7 の LCX では同じ傾きとなるスロットの中間に，X 軸に対して逆方向に傾けたスロットがある．このように傾きの異なるスロットがジグザグに連なるパターンは，垂直偏波を放射する LCX に採用される．図7 の下方に，X 方向の電流によって傾いたスロットに電界 E が生じるとした場合の，Φ 方向の電界 EΦ と X 方向

図6

 平偏波用 LCX からの電波放射の模式図（上）と水
等価的な概念図（下）の電界 EX に分解した各成分を示している．例えば，ス
ロットピッチを高周波信号の LCX 内波長とほぼ同一と仮定すると，スロット S2 ではスロットピッチの半分の位置にあるため隣り合うスロット S1 や S3 とは逆向きに瞬時電流が流れることになる．
その結果，
この図のスロット S2 の X 方向の電界 Ex は両隣の電界と逆向きとなり
88

通信ソサイエティマガジン No.38 秋号 2016

図7

垂直偏波用 LCX のスロット

小特集

アンライセンスバンドの周波数資源の利活用

図 10

図8

単一 LCX での MIMO 構成

LCX Type 1 の水平面内放射指向性

図 11近接配置した LCX による MIMO 構成（1）単一 LCX による 2 × 2 MIMO
図 8 の結果から，給電点から見て手前約 20 度方向へ
図9の放射が最も強い．また，逆側から給電した場合も同様

LCX Type 2 の水平面内放射指向性に給電点の方に向けて放射される．図 10 に，これを利LCX ではケーブルから離れる方向への距離が数 m 程用して実現した単一 LCX による 2 × 2 MIMO の構成

度での通信を想定しており，ここでの受信電力はスロッを示す．図中央にある LCX に右側（Port1）から給電

トの数や形状で調整するため，指向性についてはこれました信号は，
矢印 a や a′ の方向に放射され，左側（Port2）

でほとんど検討されていない．しかし，MIMO では独からの信号は，これとは逆方向の b や b′ の向きに放射立した異なる伝搬路を得ることで空間多重を実現していされる．加えてそれぞれ放射するスロットまでの LCXることから，これに影響する指向性や偏波を制御するこ内での伝搬により位相や振幅差が生じるため，結果としとは，LCX においても重要である．

て，それぞれ異なる伝搬路となることで 2 × 2 MIMO

5が実現できる．

LCX に対する MIMO の適用（2）近接した 2 本の LCX による 2 × 2 MIMO
図 8 と図 9 の結果から Type 1 と Type 2 ではどちら

1 本の LCX を 1 本のアンテナとして，これを複数本

も垂直偏波であるが放射角が異なる．図 11 の構成では使用することにより，LCX での MIMO が実現可能であ上側 LCX に左側（Port1）から給電した信号は，LCXる．例えば，屋内通路の天井の両端近くに沿って配置しから垂直に近い矢印 a や a′ の向きに放射され，下側た 2 本の LCX により MIMO が実現できることが実験（Port2）の信号は，LCX に沿う水平に近い矢印 b や b′により示されており ，鉄道の線路に沿って敷設されたの向きに放射される．異なる伝搬路が生成されるのでLCX と高速移動する列車内の端末との間で MIMO 通信

LCX を近接設置しても 2 × 2 MIMO が実現できる．

（3）

を行うことを想定した研究結果も報告されている ．
（4）

このほか，垂直と水平偏波 LCX の組み合わせによる

しかし，MIMO の導入にあたり複数の LCX の敷設がMIMO も可能である．直交偏波＊ 5 MIMO はマルチパス必要なため，
このコストを削減する技術が望まれている．

がなくても互いに分離が容易なため，市販の無線 LAN

この技術として，単一 LCX を 2 本のアンテナ相当とし製品などでの採用が多く，親和性の面から有効と考える．

て動作させ MIMO に必要な LCX の本数を半減させる

単一 LCX による MIMO や放射角の異なる LCX によ

手法と，敷設コスト低減のために複数の LCX を一体化

る MIMO，直交偏波 LCX での MIMO を組み合わせるさせた複合ケーブルの製作を念頭に，LCX 間隔を 1/2 λ以下に近接させた 2 本の LCX による MIMO の手法を
紹介する．

＊5

水平偏波と垂直偏波の組合せなど，互いに偏波面が 90
度異なる，すなわち直交する二つの直線偏波を同時に使用する MIMO のことである．
解説

LCX（漏えい同軸ケーブル）を用いた無線 LAN システム89

ことで，4 本の LCX による 8 × 8 MIMO の実現も期待

イダに，LCX から 0.5 m 離してモノポールアンテナをできる．

間隔 1λ で取り付けた．LCX が長さ方向に対して対称性があることから，測定範囲は中央（0 m）からの片側の66 m とした．5 m までが LCX の存在する範囲である．

LCX による MIMO の
空間多重度

各 LCX の両端とアンテナ 2 本をマルチポートのネット
ワークアナライザに接続し，アンテナをゆっくり移動さ

図 10 や図 11 の構成によりそれぞれ MIMO 効果が得

せながら各伝搬路値を測定した．MIMOでは周囲からられることを，測定した伝搬路行列から 2 × 2 MIMOの反射波がない条件では空間相関が高まり CN の低下がの性能指標となる CN（Condition Number, コンディ

大きいと考えられるので，電波吸収体を LCX の周囲にションナンバ）を求めることにより確認した．図 10 や配置し直接波が支配的となる環境での評価とした．

図 11 の a，a′，b，b′ の伝搬路値は，伝搬路行列 H の伝搬路測定結果から求めた単一 LCX での MIMO の要素 h31，h41，h32，h42 にそれぞれ対応している．CN

CN を図 12 に示す．5 m の地点まで，測定範囲内の全は H に対して特異値分解を行い，特異値より得た二つての周波数で CN が MIMO による空間多重効果が十分の固有値の比を dB で表したもので，以下の式で表せる．

得られるとされる 10 dB 以下（5） となっている．また，

 h31
 31
H =  h
32
 32

h41

 λ 1 0  ∗∗∗41
 = UΣV ∗ = U  1
V ，
h42
42 
 0 λ 22 

 λ max 
 
 max
CN = 20 log1010 
 λ minmin （2）

全長 10 m の Type 1 と Type 2 の LCX を電波暗室内に設置し，これと平行に設置したリニアレール上のスラ

図 13 は片側給電での LCX 2 本による MIMO の CN である．こちらも，ほぼ 5 m まで CN が 10 dB 以下となっている．これらにより単一 LCX や近接した 2 本の LCX
による 2 × 2 MIMO が可能であることを確認した．

7

LCX の IEEE802.11n での実測スループットType 1 と Type 2 の 2 本 の LCX を 複 合 し た 試 作
LCX に よ る 通 信 実 験 を 行 っ た． こ の LCX は 市 販 のIEEE802.11n 対応無線 LAN アクセスポイント（AP）と組み合わせて工事設計認証を得ている．図 14 のように鉄筋コンクリート造のビルの地階，通路幅約 3 m 天
井高約 3 m の廊下に，壁に沿って床から高さ 0.8 m の位置に長さ 10 m の LCX を設置した．USB 接続の無線
LAN 端末（STA）を LCX と平行に置いたリニアレール
上のスライダに，LCX から 0.5 m の距離となるように取り付けた．この STA を LCX に沿って給電点より 2.5 m
地点から 6 m 地点間で 0.1 m ごとに静止させ，ipref＊ 6
図 12

両側給電時のコンディションナンバ

により AP，STA それぞれに有線接続したノート PC 間

図 14

図 13
90

片側給電時のコンディションナンバ

通信ソサイエティマガジン No.38 秋号 2016＊6

スループット測定時の LCX 配置

ネットワークの帯域測定等に使用される，スループッ
ト測定ソフトウェア．

小特集

アンライセンスバンドの周波数資源の利活用
■ 文献

図 15

地下通路での実測スループットのスループットを測定した．なお，実験では本 AP での
MCS（Modulation and Coding Scheme）の不適切な選択による影響を極力排除するため，使用可能な 4 種（1） T. Higashino, M. Okada, T. Maeda, and S.
Tsukamoto,“Position location using OFDM
signal in LCX linear cell MIMO system,”Proc.
Intl. Conf. on CSEE 2014, pp.203–206, March
2014.
（2） 岸本利彦，佐々木伸，LCX 通信システム，電子通信学会，東京，Aug. 1982.
（3） J. Medbo, and A. Nilsson,“Leaky coaxial cable
MIMO performance in an indoor officeenvironment,”Proc. IEEE 23rd International
Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio
Communications (PIMRC 2012), pp.2061–2066,
Sept. 2012. DOI:10.1109/PIMRC.2012.6362694（4） 川合裕之，北尾光司郎，今井哲郎，“LCX を用いた
列車内 MIMO スループット特性の一検討，”信学技報，AP2011–172, pp.147–152, Jan. 2012.
（5） “LTE テストにおける MIMO 性能とコンディション・
ナンバー，”アジレント社 Application Note, 5990–
4759JAJP., Feb., 2010.

類の変調方式のうち 64QAM を使用しない設定で行った．図 15 に示したオムニアンテナのスループット（破線）
は，場所により大きく変動し，4.75 m 地点では 1 本のLCX の SIMO によるスループット（細線）よりも低い．
7.5 m 付近では良好であることから距離減衰ではなく反射波の影響によると推測できる．これに対し，複合ケー
ブル（太線）では比較的安定して MIMO が実現されていることが確認できる．

8

今後の展望

低遅延や常時接続は，高速大容量と並んで今後の通信の要求条件として重視されることが予想される．特に移動時の低遅延で安定した接続性の確保は，移動ロボット
や自動運転車両等の移動体相互の情報交換などにも必須である．一方で，端末数の増加や高速大容量の要求にも対応する必要がある．これには，ヘテロジニアスネット
ワークのように異なる特徴を持ったシステムを組み合わせるのが有効である．
高速大容量化では広い帯域の確保が可能なミリ波帯を使用する IEEE802.11ad も実用化の段階に入っている．
ミリ波では，低速な移動でもドップラー周波数が高くなるためマルチパスが多い環境では通信速度の低下を招き

塚本悟司 （正員）
平 3 電機大・工 2 部・電子卒．民間
企業を経て平 9（株）サイバネテッ
ク入社．第三世代移動体通信向け実験機開発に従事．平 17（株）国際電気通信基礎技術研究所入社．以来，
信 号 処 理，MIMO 伝 送，ESPAR ア
ンテナの研究に従事．現在，同社主
幹研究員．博士（工学）．URSI-C 小委員会委員，IEEE 会員．

侯

亜飛 （正員）平 11 中国安徽工程大・工・電子卒．
平 19 高知工科大大学院博士後期課
程了．平 19 龍谷大博士研究員．平22（株）国際電気通信基礎技術研究所入社．平 26 奈良先端科学技術大
学院大学特任助教．現在，同助教．
OFDM，空間多重，MIMO 伝送，信号処理技術の研究に従事．博士（工学），理博．IEEE シニア会員．

鈴木文生 （正員）昭 52 埼 玉 大・ 工・ 電 気 卒．昭 54
同大学院修士了．同年藤倉電線（株）（現（株）フジクラ）入社．以来，光ファイバ型部品，漏えい同軸ケーブ
ルの開発に従事．現在，同社メタルケーブル・機器開発部グループ長．

やすく，電波の直進性が高いため遮蔽による影響も大きく出やすい．
LCX を用いた低マイクロ波帯のシステムは，
移動時の安定した接続性や遮蔽の影響を軽減できることから，ミリ波帯の無線システムと併用することで，その欠点を互いに補完するものとして有効な技術である．
謝辞 本稿にて紹介した内容の一部は，総務省の戦略
的 情 報 通 信 研 究 開 発 推 進 事 業（SCOPE） 課 題 番 号

丹羽敦彦
平 10 埼玉大・工・機能材料卒．平12 同大学院修士了．同年（株）フジクラ入社，平 28（株）フジクラ・
ダイヤケーブル出向．現在，同社技術部係長．光ファイバ型部品及び漏えい同軸ケーブルの開発，通信ケー
ブルの設計に従事．

135007001 により実施したものである．
解説

LCX（漏えい同軸ケーブル）を用いた無線 LAN システム

91

解

説

IoT/M2M を支える
新規無線 LAN 規格── IEEE 802.11ah ──
森 健一
島田修作

1

Kenichi Mori

スペースタイムエンジニアリング

Shusaku Shimada

シュビキスト・テクノロジーズ・ギルド

での長距離伝送を実現する低消費電力無線 LAN 標準化

はじめにを改めて提案した．これにより，802.15.4g ではプロジェ

Wi-Fi アライアンス は，Sub-1 GHz 周波数帯を用いクトスコープ（PAR：Project Authorization Request）

る無線 LAN（Local Area Network）技術のブランド名に規定されていた，最大伝送速度（1 Mbit/s 以下）と，「Wi-Fi HaLow 」 を 2016 年 1 月 に 発 表 し た ．

マルチホップとメッシュ（経路ダイバーシチ）を前提と「HaLow」は 絵 画 な ど で 天 使 の 背 景 に 描 か れ る 光 輪

す る チ ャ ネ ル モ デ ル の 制 限 が 緩 和 さ れ た 内 容 が，「Halo（ヘイロー）」にちなんでいる．

802.11ah の PAR として採択された．

®

TM

（1）

免許不要周波数帯を用いた無線通信として「Wi-Fi」

標準化開始当初に使用用途が審議される中で，スマーの名称で知られる無線 LAN 規格，IEEE 802.11a/b/g/

トグリッドを展開するユーティリティ企業グループは，

n/ac がこれまで広く利用されている．これらの IEEE

チャネル数を多く確保できる 1 MHz チャネル帯域幅の802.11 規格導入などを要望した．また IEEE 802.11ac を開発中のでは，データ伝送の高速化に主眼を置き（2）の無線 LAN 企業グループは 1/10 クロックダウンによる（3）基となった IEEE 802.11ah（以後 802.11ah と称す）

IEEE 802.11ac と同一の信号生成を基本とする OFDM

は，IoT/M2M で求められる低消費電力動作を，従来の方 式 の 採 用 な ど を 求 め た． そ し て こ れ ら の 内 容 はWi-Fi の利便性を損なわず実現することに力点が置かれ802.11ah 規格として採択された．

規格策定が進められてきた．しかし Wi-Fi HaLow

TM

た規格である．
現在 802.11ah に準拠したデバイスや通信モジュール

802.11ah は，既存無線 LAN システムが存在しないだ市場にはデバイスが流通しておらず，802.11ah の技

Sub-1 GHz 周波数帯（802.11ah では S1G と称す）を術は広く知られるには至っていない．本稿は，この用いるため，従来の無線 LAN との互換性を必須としな

IoT/M2M を支える一つの技術として期待される新しいかった．加えて 802.11ah は，従来の無線 LAN のスコー

無線 LAN 規格 802.11ah の技術的概略を紹介する．

プには含まれていなかった，低消費電力で長距離をカ

2

バーするセンサネットワークを使用用途の一つとした．

802.11ah 規格策定略歴

2.1 プロジェクトの発端
2.4 GHz 周波数帯の低伝送速度無線センサネットワー
クである IEEE 802.15.4 を，Sub-1 GHz 周波数帯を用いて屋外の広いエリアで大容量（1,500 Octets）情報を通信可能とするプロジェクトが IEEE 802.15.4g（以（7）下 802.15.4g と称す）であった．この 802.15.4g 規

格 の 中 で オ プ シ ョ ン と な っ た OFDM（Orthogonal

92

2.2 低消費電力化とオーバヘッド削減の展開．しかし，まの開発が，研究レベルで進んでいる

（4）
 ～ 
（6）

そのため 802.11ah では，オーバヘッド削減技術を中心に各種の MAC（Medium Access Control）層技術が検討された．その結果，短い起動時間で素早く通信し，長時間のスリープを可能とする短縮フレーム構成などを必須実装とした．

3

IEEE 802.11ah とは

3.1 要求仕様項目

Frequency Division Multiplexing）方式を提案したグ

センサネットワークの実現には，広い通信領域をカ

ループは，IEEE 802.11 ワーキンググループで，屋外バーする仕組みと，少ないオーバヘッドで低い誤り率を

通信ソサイエティマガジン No.38 秋号 2016

ⓒ電子情報通信学会 2016

小特集

アンライセンスバンドの周波数資源の利活用実現する仕組みが求められる．この要求を満たすには，

テムと異なる使い方を，802.11ah は IoT/M2M 分野に

従来の無線 LAN は，最大伝送距離や無線部分のフレー

おいて提供できる可能性がある．

ム構成に起因するオーバヘッドの点で，必ずしも適して使用用途 3 は，従来の無線 LAN を物理的に比較的長いるとは言えなかった．一方で 802.11ah は，当初から

距離伝送に適した Sub-1 GHz 周波数帯にも拡張するこ

センサネットワークでの利用を念頭に置いた．その結果とを目的にしている．具体的には，従来の無線 LAN でとして表 1 に示した内容が，802.11ah に対する要求仕通信可能な領域は従来技術を用い，従来の無線 LAN で様項目として決定された．

は届かない通信領域を 802.11ah で補うものである．

802.11ah の規格策定段階で考えられていた使用用途

図 1 に，各国の 1 GHz 未満の免許不要周波数帯の周は，細かく分けると文献（9）に記載されているように

波数割当例を示す．802.11ah は，これらの周波数帯を数多く存在し，大別すると次に示す三項目となる．

利用することを想定している．ただし国によっては規制

使用用途 1：センサ＆メータ

上，802.11ah を図 1 の周波数帯で直ちに利用すること

使用用途 2：基幹網＆メータデータができない場合も含まれているので御注意頂きたい．

使用用途 3：通信距離拡張 Wi-Fi

図 1 において注目すべきは，日本，米国，韓国，オ

使用用途 1 と 2 は，3.1 に記載のように，従来の無線セアニア（オーストラリア，ニュージーランド）ともLAN では必ずしも利用に適しているとは言えない IoT/

900 MHz 周波数帯が共通して免許不要周波数帯として

M2M 分野である．この分野に適用可能な他の無線通信割り当てられ，EU においても 900 MHz 周波数帯の割システムとして，BLE（Bluetooth Low Energy）

や，

当が検討されている点である．この 900 MHz 周波数帯

あるいは Wi-が，現在の 2.4 GHz 周波数帯同様に世界的に共通したが あ る． し か し 屋 内 使 用 を 例 に と る と，

免許不要周波数帯となれば，900 MHz 周波数帯を使用

802.11ah を用いることで通信可能な距離が伸びるため，

する無線通信システムが更に大きな市場規模に発展する

BLE の 1/5 の数で通信エリアをカバーすることができる

ことが期待できる．

®

（10）

IEEE 802.15.4 規格を利用した ZigBee
SUN

（8）

という報告

®（11）

もある．このように，従来の無線通信シス

（12）

表1
項

IEEE 802.11ah 規格の要求仕様項目目

概4IEEE 802.11ah 採用技術

要

802.11ah が想定する使用用途は，3.2 に記載のよう

通信方式

OFDM 信 号 の み．801.11b で採用の CCK 信号は含まず．

対象使用周波数帯

TV ホ ワ イ ト ス ペ ー ス を 除 く
1 GHz 未満の免許不要周波数帯

は比較的低速での伝送速度が，後者は比較的高速での伝想定最大伝送距離1 km

な最低の信号電力（最低受信感度）を比較すると，同じ

データ伝送速度100 kbit/s 以上

チャネル帯域幅を用いる場合，低伝送速度であるほど受想定使用環境屋外，屋内外共存無線通信システム

送速度の利用が想定される．伝送速度の点から受信可能

信感度が高くなる．受信感度が高い無線システムでは，IEEE 802.15.4（Wi-SUN（8））

図1に IoT/M2M 分野と通信距離拡張 Wi-Fi がある．前者

他無線システムの存在を感知するキャリヤセンスレベル
は低い値が設定され，受信感度が低い無線通信システム

各国における免許不要周波数帯（1 GHz 未満）
解説

IoT/M2M を支える新規無線 LAN 規格 ── IEEE 802.11ah ──

93

図2
表2

日本，米国における 802.11ah チャネル割当

プライマリ 1 チャネルのキャリヤセンスレベル

1 MHz 信号プライマリ 1
検出 & プリア
ビジー条件
ンブル検出時1 MHz 信号検
出のみ

信号強度の
み検出

aCCATime（40μs）

aCCAMidTime（212μs）

aCCATime

タイプ
1 Ch.

－98 dBm－89 dBm/
1 MHz－75 dBmタイプ
2 Ch.

－89 dBm－86 dBm/
1 MHz－75 dBm

測定時間

存在の有無を判断に用いる aCCAMidTime と名付けられた 2 種類の測定時間がある．この二つを表 2 のように用い，高い受信感度を有する無線システムが送信中の信号を保護する．
表 2 はプライマリ 1 MHz チャネルにおける物理層でのキャリヤセンス条件を，タイプ 1 及びタイプ 2 についてまとめたものである．物理層でのキャリヤセンスレ
ベルは，1 MHz チャネル帯域幅時のみ用いられる変調・符号化方式 MCS10（Modulation and Coding Scheme

では，
キャリヤセンスレベルは通常高い値が設定される．

10）利用時の受信感度を基準に決定されている．このしたがって，特別なルールを決めず両システムを同一周

MCS10 は，プリアンブル信号の送信電力レベルのみ

波数帯上に混在させると，キャリヤセンスレベルが低い

3 dB の利得を持たせ，データ部分では OFDM シンボル

設定の無線システムほど信号を送信する機会を失うこと

単位で信号を 2 回繰り返す特異な変調・符号化方式でが多くなり，不利益を被る．そこで 802.11ah では使用ある．

可能な周波数帯を，センサネットワークのように受信感

プリアンブル信号は未検出だが 1 MHz チャネル帯域

度が高い無線通信システムの利用を主とするタイプ 1幅を有する OFDM 信号のみ検出できる場合，MCS10

チャネルと，通信距離拡張 Wi-Fi のように受信感度が特有の信号電力が 3 dB 高いプリアンブル信号を用いた

比較的低い無線通信システムの利用を主とするタイプ 2

信号検出判定を物理層は行うことができない．この点をチャネルの二つに区分した．そして各々のチャネルタイ

考慮し，1 MHz チャネル帯域幅信号検出のみのキャリ

プに異なるキャリヤセンスレベルを設定した．

ヤセンス条件は，プリアンブル検出時の条件を 3 dB 緩

図 2 に日本，米国における 802.11ah のチャネル割

和した－ 89 dBm/MHz とした．なおタイプ 2 チャネル

当を，タイプ 1 及びタイプ 2 チャネルの配置位置ととでは，タイプ 1 チャネルの条件に 3 dB 加算された値がもに示した．現在の日本においては，1 チャネル当り利設定されている．上記条件は満たされなかったが，所定用可能な周波数帯域幅が最大 1 MHzで，通信距離拡の信号強度を持つ無線信号が観測されたか否かの判定に張 Wi-Fi の利用は想定外である．そのため日本では，全用いる CCA-ED（Clear Channel Assessment–Energyてタイプ 1 チャネルが割り当てられている．一方，米

Detection）レベルは，タイプ 1 とタイプ 2 チャネルの国では 1 チャネル当り利用可能な周波数帯域幅が最大

区別なく，常に－ 75 dBm の値が規定されている．

（13）

16 MHz で，セ ン サ ネ ッ ト ワ ー ク 及 び 通 信 距 離 拡 張Wi-Fi とも想定する使用用途であるため，タイプ 1 及びタイプ 2 チャネルが設けられている．

94

802.11ah で は，2 種 類 の Ack（Acknowledgment）

802.11ah のキャリヤセンスレベルは，プライマリ

信号が用意された．一つは従来の無線 LAN から用いら

1 MHz に規定されている値を基準に，使用するチャネ

れ て い る 標 準 Ack で あ る． そ し て も う 一 方 は，

ル帯域幅に比例して基本的に増加する．802.11ah での802.11ah で 新 規 採 用 さ れ た NDP Ack（Null Data

キャリヤセンス測定時間は，プリアンブル信号の検出に

Packet Ack）
である．この NDP Ack は，
PLCP（Physical

用いる aCCATime と名付けられた時間と，OFDM 信号

Layer Convergence Procedure）ヘッダのみから構成

通信ソサイエティマガジン No.38 秋号 2016

小特集

図3

図4

アンライセンスバンドの周波数資源の利活用

第 2 の仮想キャリヤセンスが保護する時間範囲

IEEE 802.11ah における標準ビーコンと S1G ビーコンの送信時間間隔される．NDP Ack は標準 Ack と比較すると PSDU
（PHYの通信を制御する．802.11ah でも同様の方法が用いら

Service Data Unit）
分だけフレーム長が短い．そのため，れるが，S1G ビーコンと名付けられた 802.11ah 特有

NDP Ack を用いることで，送信動作時間と受信動作時のビーコンが追加された．この S1G ビーコンは RID 同間とも短縮化され低消費電力化が期待される．

様に，低消費電力化と送信機会獲得の向上を目指して用

従来の仮想キャリヤセンスである NAV（Network

意された．

Allocation Vector）を用いて両 Ack フレームを保護す

従来のビーコン信号は 100 Byte 以上のフレーム長でると，フレーム受信成功時には適切な時間が保護される．

ある．そのため，例えば 802.11ah での最低伝送速度でしかし，受信エラー発生時には，NPD Ack と標準 Ack

ある 150 kbit/s（MCS10 利用時）を用いて従来のビーの区別なく EIFS（Extended Interframe Space）といコン信号を伝送すると，5 ms 以上の送信時間を必要とう固定長の時間だけ保護される．したがって，より短いする．これは一般的なビーコン送信間隔 100 ms の約 5％フレーム長である NDP Ack を用いた場合，標準 Ackを占め，無線システム全体への負荷が大きい．そこでを用いた場合よりも不必要に長時間待機することにな

802.11ah では，必要最低限の情報を保持する S1G ビー

る．このような仕組みは，消費電力や周波数リソースのコンを主に利用する．そして，より多くの情報が含まれ面で得策とは言えない．この状況を改善するため，原理

る標準的なビーコンは，S1G ビーコン送信間隔の 1 以

的に PSDU 部分よりも高い信頼性を確保できる PLCP

上の整数倍の間隔で送信される．図 4 は，S1G ビーコ

ヘッダ内部の SIG フィールドに用意された 2 bit から構ンと標準的なビーコン送信時間間隔の一例である．この成される Response Indication フィールドを用いた第 2

二つの送信時間間隔は，dot11ShortBeaconPeriod との仮想キャリヤセンスを，802.11ah は用意した．この呼ばれる変数と，この変数の整数倍の値を持つ dot-

第 2 の 仮 想 キ ャ リ ヤ セ ン ス は RID（Response

11BeaconPeriod と呼ばれる変数で，それぞれ決定さ

Indication Deferral）と呼ばれる．図 3 は NAV と併用れる．

して用いられる，RID が保護する時間範囲を説明した図である．なお 802.11ah では，NAV と RID の二つの値が両方ともゼロになって初めて，仮想キャリヤセンス
はアイドル状態と判定される．

4.4 間欠通信方式
IoT/M2M 分野において無線通信を利用する場合，無線通信端末はバッテリー駆動型であることが少なくな
い．バッテリー駆動型の無線通信端末は，長期間の稼動

4.3 ビーコン送信時間を実現すべく間欠動作を行う場合が多い．更に長時

無線 LAN では，ビーコンという信号が定期的にアク間の稼動には，定期的な間欠動作よりも，通信が必要な

セスポイントから出力され，アクセスポイントと端末間ときのみ起動しアクセスポイントと通信する動作が適す
解説

IoT/M2M を支える新規無線 LAN 規格 ── IEEE 802.11ah ──

95

る．これは消費電力の面だけでなく，周波数リソースのunannounced を組み合わせた合計 4 種類存在し，無線面からも効率的である．この機能実現に向け 802.11ah

システムの用途に応じて使い分けられる．

は，TWT（Target Wake Time）という機能を追加した．
この TWT は，アクセスポイントと端末間で通信を行う
タイミングをあらかじめ決定し，そのタイミングで通信

4.5 新規プロトコルバージョン
従来の無線 LAN 規格では，基本的に共通したフレー
ム構成のため全て同じプロトコルバージョン 0 が利用を行う機能である．
TWT は，大別すると明示的 TWT と暗黙的 TWT のされてきた．しかし 802.11ah で初めて，プロトコルバー

2 種類存在する．明示的 TWT では，通信を行うたびにジョン 1 が追加された．プロトコルバージョンを表現

次回の通信タイミングを決定する．暗黙的 TWT では，するために用意されているビット数が二つしかないこと

TWT を用いた通信を行うことを決めた時点で取り交わから，規格化に際しては，この値の追加に慎重な意見がされた変数を用い，周期的に通信を行う．

少なからずあった．しかし 802.11ah は，Sub-1 GHz

こ の 二 つ の TWT は，announced TWT と unan-

周波数帯で動作するため従来の無線 LAN 規格との互換

nounced TWT という 2 種類に細分化できる．図 5 は性を必要としないこと，802.11ah 特有の短縮形式の各

announced TWT の動作概略を示したものである．an-

種新規フレームが追加されていることなどから，これら

nounced TWT では，通信開始前に端末は必ず PS-Pollの点の明確化を一つの目的として新規プロトコルバー（Power Save）あるいは APSD（Automatic Power Save

ジョンを追加した．

Delivery）trigger をアクセスポイントに向け送信する必

図 6 は，プロトコルバージョン 1（PV1）の MAC フ

要がある．unannounced TWT ではこの仕組みは不要

レームフォーマットの概要を図示したものである．このである．

図から分かるように，PV1 MAC フレームは，フレーム

以上から，TWT には明示的 / 暗黙的と announced/の種類に対応して Frame Control Field の内容が変化

図 5 IEEE 802.11ah の（un）announced TWT 機能

図696IEEE 802.11ah で採用のプロトコルバージョン 1 の MAC フレームフォーマットの概要

通信ソサイエティマガジン No.38 秋号 2016

小特集

アンライセンスバンドの周波数資源の利活用

図7IEEE 802.11ah で採用されたリレー機能概要

図8

IEEE 802.11ah における TXOP sharing 機能するだけでなく，アドレスデータから Frame Body ま（Service Set Identifier）は，ルート端末が決定した値

での様々な内容が変化する．

を用いる．リレー端末におけるメモリのオーバフローを回避するためのフロー制御機能も用意された．リレー端
末は，ルート端末と同様にビーコンを定期的に送り，各無線端末を宅内あるいは工場の建屋内などに配置す

リレー端末配下に属する端末と適時通信する．なお，リると，障害物によりアクセスポイントと端末間が見通し

レー端末はルート端末に対し，新たな端末がリレー端末

環 境 と は な ら な い 場 合 が あ る．802.11ah で は Sub-に接続されるたびにその情報を伝える．

1 GHz という比較的低い周波数帯を用いるため，障害

図 8 にリレー機能の動作概略を示す．リレー端末は，物に対してある程度の耐性を持つ．しかし端末によってリレー端末配下の端末から，ルート端末あるいは他のは，バッテリー駆動等の理由により低い電力で信号を出

MAC アドレス群に存在する端末宛てのデータを受信す

力する．この場合，障害物による伝搬損により，受信機

ると，
CSMA/CA を用いてルート端末との通信を試みる．

側では信号を受信するために必要な大きさの電力が得ら

そのため，このリレー機能による送信機会獲得動作のたれないことがある．これを解決する一手段として，端末

めに，他端末との通信衝突確率が増大する．802.11ah

間の通信距離を短くし損失の影響を低減する方法があでは，この課題解決のため，送信機会のシェアリング機る．そこで，802.11ah はリレー機能をオプションとし

能 TXOP Sharing（Transmission Opportunityて採用した．

Sharing）を用意した．これは，端末からリレー端末へ

図 7 は，802.11ah のリレー機能を模式的に表した図の通信の際に，例えば RTS（Request To Send）/CTS

である．本リレー機能のホップ数は通常 2 ホップ程度（Clear To Send）フレームを用い，リレー端末がルーである．図中 Root-AP と記載されたルート端末とリレー

ト端末と通信を行う時間を考慮した仮想キャリヤセンス

端末（図中 Relay1，Relay2 と記載）が使用する SSID

による保護時間を設定するものである．これにより，フ解説

IoT/M2M を支える新規無線 LAN 規格 ── IEEE 802.11ah ──

97

1 MHz チャネル周波数帯域幅の利用時も，隣接チャネ
ル漏えい電力の規定が厳しいため，802.11ah 規格より急しゅんな信号スペクトルマスクか，送信電力を控えた
運用かのいずれかも必要である．このほか，CCA-ED
レベルを 802.11ah 規定の－ 75 dBm よりも 5 dB 低い－ 80 dBm に設定することも必要である．更に，場合により，1 時間当りの端末からの送信時間を 360 秒以内（Duty Ratio 10％ max）とする運用も必要である．

図9

各端末送信データの基地局での受信バイト数
表3

シミュレーション主要諸元

6IEEE 802.11ah シミュレー
ション

システムシミュレータ Scenargie ®（14） を用い，表 3に示した条件における 802.11ah 対応端末の通信シミュ

シミュレーション変数名

値

基地局台数

1台

接続端末数

20 台

に，任意に 20 台のセンサ端末を配置したスター形トポ

各端末でのデータ発生間隔

1秒

トワークを想定し 256 Byte の固定長とした．図 9 にお

送信データバイト数

256 バイトいて，横軸は通信経過時間を，縦軸は各端末から送信さ変調・符号化方式

MCS10

できたデータサイズの累積値を示す．この結果から，各伝搬損モデル

自由空間損

端末配置

基地局を中心に半径 300 m
内にランダムに配置

レーション結果を図 9 に示す．このシミュレーション
におけるネットワーク構成は，アクセスポイントの周辺
ロジである．各端末からの送信バイト数は，センサネッ

れたデータをアクセスポイントで正常に受信することが端末から偶然同時に送信されたデータ同士の衝突により，単純右肩上がりの直線ではなく，波打つ状態に時折グラフが変化することが読み取れる．
しかし全体的には，
どの端末からの累積受信データサイズも右肩上がりに上レーム衝突が生じる確率の低減を図る．この 802.11ah

昇している．これは，802.11ah を用い一つのアクセスで規定されている TXOP Sharing は，IEEE 802.11ac

ポイントに 20 台の端末を接続した条件において，特定で規定されているダウンリンク用の MU-MIMO（Multiの端末に偏ることなく，どの端末も同程度の割合でアクUser Multiple Input Multiple Output）対応のためのセスポイントとの通信に成功していることを意味する．

同名の TXOP Sharing とは異なる．

この結果から，802.11ah はセンサネットワークの利用にも適用可能であると言える．

5

98

日本の 920 MHz 周波数帯
利用制度の技術条件

7

おわりに

日本で 802.11ah を運用する上では，920 MHz 周波

本稿では，2016 年 9 月頃に規格策定完了見込みの数帯の技術条件に幾つかの注意点がある．まず，6 ms

IoT/M2M を 支 え る Wi-Fi HaLow TM の 基 で あ る

以上の送信後は，その端末は 2 ms 以上の送信休止時間

802.11ah の概要の一部を紹介した．本稿に記載した以が要求される．Random Back off により柔軟に送信後外にも，Traveling Pilot，SST（Selective Subchannelのギャップ時間を変化させ効率的にチャネルを利用する

Transmission），RAW（Restricted Access Window），

通常の CSMA/CA 使用には，1 回の送信時間が 6 ms 以

TIM（Traffic Indication Map）Encoding 等の新規技

下となるように 802.11ah を運用する必要がある．特に術が 802.11ah で採用された（15）．

150 kbit/s の最低伝送速度を用いる場合，上位層でのペ日本の 920 MHz 周波数帯を含む各国の周波数制度

イロードサイズ管理が必須である．次に，2 MHz チャ

が，802.11ah を含む IoT/M2M 応用市場で広範に活用

ネ ル 周 波 数 帯 域 幅 の 使 用 は 許 さ れ て い な い の で，できるように共通化され，有効利用されるようにするこ

802.11ah 規格上は必須動作である 2 MHz チャネル周とは重要な課題である．この課題解決に向け，各国で現

波 数 帯 域 幅 の 運 用 を 停 止 さ せ る 必 要 が あ る． ま た，

在検討が行われている．この周波数割当と 802.11ah 製

通信ソサイエティマガジン No.38 秋号 2016

小特集

アンライセンスバンドの周波数資源の利活用

品化の両者が互いに影響を与え合いながら，802.11ah
は今後も一層発展していくと筆者らは考える．
■ 文献（1） Wi-Fi Alliance® introduces low power, long range
Wi-Fi Halow™, http://www.wi-fi.org/newsevents/newsroom/wi-fi-alliance-introduces-lowpower-long-range-wi-fi-halow（2） IEEE Std 802.11-2012, “IEEE standard for
information technology telecommunications andinformation exchange between systems—Local
and metropolitan area networks specificrequirements part 11: Wireless LAN medium
access control (MAC) and physical layer (PHY)
specifications.”（3） IEEE 802.11ah/D6.0, “Draft for informationt e c h n o l o g y — Te l e c o m m u n i c a t i o n s a n d
information exchange between systems—Local
and metropolitan area networks—Specificrequirements—part 11: Wireless LAN medium
access control (MAC) and physical layer (PHY)
specifications—Amendment 6: Sub 1 GHz license
exempt operation.”（4） 高橋和晃，滝波浩二，森 健一，“M2M を支える無線通信技術─低消費電力化と高速化の取組み─，”信
学ソ大，BP-3-4，Sept．2014.
（5） 田 中 利 康， ア ウ ス ト シ ュ テ フ ァ ン，
“SDR に よ るIEEE 802.11ah 通 信 機 の 試 作 開 発，
” 信 学 技 報，
SR2014-129，pp.109–114, March 2015.
（6） R.A. Casas, V. Papaparaskeva, X. Mao,R.
Kumar, P. Kaul, and S. Hijazi,“An IEEE 802.11ah
p r o g r a m m a b l e m o d e m ,” P r o c . I E E E 1 6 t hInternational Symposium on World of Wireless,
Mobile and Multimedia Networks (WoWMoM),
pp.1–6, Boston, USA, June 2015.
（7） IEEE Std 802.15.4g-2012 Amendment to IEEE
Std 802.15.4-2011,“Part 15.4: Low-rate wirelesspersonal area networks (LR-WPANs), amendment
3: Physical layer (PHY) specifications for lowdata-rate, wireless, smart metering utility
networks,”2012.
（8） Wi-SUN Alliance, https://www.wi-sun.org/（9） R. de Vegt,“Potential compromise for 802.11ah
use case document,”IEEE 802.11-11/0457r0,
March 2011.
（10）Bluetooth®, https://www.bluetooth.org/ja-jp/（11）ZigBee® Alliance, http://www.zigbee.org/（12）P. Di Marco, R. Chirikov, P. Amin, and F.
Militano,“Coverage analysis of bluethooth low
energy and IEEE 802.11ah for office scenario,”
Proc. IEEE 26th Annual International Symposium
on Personal, Indoor and Mobile Radio
Communications (PIMRC), pp.2283–2287, Hong
Kong, China, Aug. 2015（13）920MHz 帯テレメータ用，テレコントロール用及びデータ伝送用無線設備 ARIB STD-T108 1.0 版，平成 24 年 2 月 14 日．
（14）SPACE-TIME ® ENGINEERING, https://www.
spacetime-eng.com/（15）Minyoung Park, “IEEE 802.11ah: Sub-1-GHz
license-exempt operation for the internet ofthings,” IEEE Commun. Mag., vol.53, no.9,
pp.145–151, Sept. 2015.

森健一

平 7 東工大大学院総合理工学研究科
修士課程了．同年パナソニック（株）
入社，平 27（株）スペースタイム
エンジニアリング入社，現在，主にIEEE 802.11，IEEE 802.15 等の無線通信システムのシミュレータ開発に従事．

島田修作 （正員）
昭 50 電通大卒．横河電機（株）を経てシュビキスト TG 設立（代表）．
IEEE 802.11ah の実用化と普及に従事．センサ情報圧縮技術と無線シス
テムの産業オートメーション応用，
周波数共用と無線共存の研究開発を担当．

解説

IoT/M2M を支える新規無線 LAN 規格 ── IEEE 802.11ah ──

99

解

説

ミリ波帯無線 LANシステムの標準化動向と要素技術
滝波浩二
白方亨宗
入江誠隆
高橋和晃

1

Koji Takinami

パナソニック株式会社オートモーティブ＆インダストリアルシステムズ社

Naganori Shirakata

パナソニック株式会社オートモーティブ＆インダストリアルシステムズ社

Masataka Irie

パナソニック株式会社オートモーティブ＆インダストリアルシステムズ社

Kazuaki Takahashi

パナソニック株式会社オートモーティブ＆インダストリアルシステムズ社

Engineers）により策定された 60 GHz 帯無線の国際標準

まえがき

規格 IEEE 802.11ad/WiGig（5）に対応した機器の相互接

近年，2.4/5 GHz 帯を用いる無線 LAN は急速に普及

続認証プログラムを開始予定である．WFA の予測ではし，家庭内のみならず公衆エリアにおける高速無線手段

2019 年までに 60 GHz 帯を含むチップセットの出荷が世として身近な存在となった．一方で，市街地などの過密界市場において 10 億台規模に達すると予想されている．

エリアでは，電波干渉により十分な通信速度が得られな

IEEE 802.11ad/WiGig では，図 1（b）のチャネル配置にいといった課題が目立つようになってきた．このような示すとおり 1 チャネル 2.16 GHz の広帯域チャネルが最中，新たな周波数帯である 60 GHz 帯を用いるミリ波無

大 4 チャネル使用可能であり，図 2（a）に示す高精細動線に注目が集まっている．

画像ストリーミングや機器間の高速ファイル転送など近60 GHz 帯は免許不要の周波数帯として世界的に割り距離での高速通信用途から普及が進むものと見込まれる．

当てられており，図 1（a）に示すように日本や欧州では

更に，2020 年頃の実用化が期待される第 5 世代移動

9 GHz，米国，カナダ，韓国では 7 GHz もの広大な周波数通信（5G）においても，急増するモバイルトラヒック

帯が使用できる．これまで，60 GHz 帯無線はギガビットを収容するための有望な技術として，ミリ波帯の活用がを超える高速無線用途として期待されながら，デバイス検討され始めており（6），（7），図 2（b）に示すような駅，のコストや量産性の課題から広く普及するには至らな

スタジアムや会議場など多くの人が集まる密環境でのギかったが，近年，CMOS プロセスの微細化や回路技術のガビット通信への応用が期待される．

進展により，これらの課題は解決されつつあり，一

本稿では，次世代の超高速無線として発展の期待され部のベンダからは 60 GHz 帯無線を搭載したノート PC

る 60 GHz 帯無線の国際標準化活動の変遷と，その中でやワイヤレスドックなどの民生機器が市場投入され始めデファクトとなった IEEE 802.11ad/WiGig の技術的特

（1）
 ～ 
（4）

た．2016 年には，Wi-Fi アライアンス（以下 WFA）が，電気電子学会（IEEE：Institute of Electrical and Electronic

57.0
57.0
57.0
59.0

66.0

日本/欧州
64.0
米国/カナダ/韓国
US/Canada/Korea
66.0
59.0
中国
China 64.0[GHz]（a）高精細動画像ストリーミング，高速ファイル転送（a）周波数割当

2.16

57.0

#1

#2

#3

#4

58.32

60.48

62.64

64.80

（b）チャネル配置

[GHz]
66.0
（b）公衆エリアでの超高速無線アクセス

図1

100

 要国における 60 GHz 帯の周波数割当と IEEE
主802.11ad/WiGig のチャネル配置

通信ソサイエティマガジン No.38 秋号 2016

図2

60 GHz 帯無線の代表的なユースケースⓒ電子情報通信学会 2016

小特集

図3

アンライセンスバンドの周波数資源の利活用

60 GHz 帯国際標準規格の変遷

長を解説する．更に，対応する機器の実用化動向及び表1

2020 年以降を見据えたミリ波帯無線の将来展望についレイヤ

IEEE 802.11ad/WiGig 規格の主な特長

て述べる．

2

物理層

国際標準化の現状

解決課題

採用技術

低消費電力化

シングルキャリヤ変調
π / 2-BPSKLDPC 符号高効率伝送

2.1 IEEE 802.11ad/WiGig 規格に至る経緯
60 GHz 帯無線技術の民生用途での実用化は，米国

MAC 層
遮蔽対策

カリフォルニア大学バークレー校のグループが中心に設

CSMA/TDMA のハイブリッドビームフォーミング

立した米国のベンチャー企業 SiBEAM 社（現 Latticeの 協 力 関 係 を 締 結 し， 最 終 的 に 2013 年 に WFA と

Semiconductor 社）がきっかけを作ったと言える．同WiGig が統合された．これにより，同規格は WFA が持社は，高精細映像の非圧縮伝送を行う WirelessHD 規

つ無線 LAN のエコシステムを活用できることになり，

格 を 提 唱 し，2009 年 に 民 生 用 途 と し て 世 界 初 のデファクト標準の地位を勝ち取った．WFA では「WiGig」

60 GHz 帯 CMOS チップセットの量産に成功した．デのブランド名を残し，2016 年から相互接続性の認証プ

バイス供給ベンダが 1 社に限られたこともあり普及はログラムの提供に向けた準備が進められている．

限定的であったが，実用化の妨げとなっていた半導体デバイスのコストや量産性の課題が解決されたことで，この頃から民生用途を目指した国際標準化の主導権争いが2.2 IEEE 802.11ad/WiGig 規格の概要
IEEE 802.11ad/WiGig では，実用性の高い技術の採用を重視し，既存の規格も有効活用しながら規格化が進始まった．
国際標準規格の中で技術的中核となったのは日本のめられた．表 1 に採用された特長的な技術を示す．変研 究 機 関， 企 業， 大 学 等 に よ り 推 進 さ れ た IEEE

調方式には，低消費電力の実現を目指したシングルキャ

802.15.3cである．IEEE 802 委員会傘下のタスクグ

リヤ（SC：Single Carrier）変調とマルチパス耐性を目ループとして標準化活動を推進し，2009 年に規格化を指 し た マ ル チ キ ャ リ ヤ 変 調（OFDM：Orthogonal

完 了 し た． ま た， 欧 州 系 の 標 準 化 団 体 で あ る Ecma

Frequency Division Multiplexing）が採用された．表International においても標準規格作成作業が進み 2010

2 に 代 表 的 な 変 調 モ ー ド（MCS：Modulation and

年に ECMA-387 が発行された．同時期には業界団体を

Coding Scheme）を示す．MCS 4 までが必須モードと中 心 と し た Wireless Gigabit Alliance（ 以 下 WiGig）

して定義されており，共通の制御パケットにはロバストも新たに設立され，2009 年に WiGig 規格を発行した．

性の高い MCS 0 が使用される．最大通信速度（物理層更に WiGig 参画グループを中心に IEEE 802.11 での規伝 送 速 度 ） は，SC 変 調 で 4.6 Gbit/s（MCS 12），格化作業が行われ，WiGig 規格を IEEE 802.11ad とし

OFDM 変調では 6.7 Gbit/s（MCS 24）に達する．また，て採用させる形で 2012 年に仕様書が発行された

誤り訂正符号には誤り訂正能力の高い低密度パリティ検

（8）

．図

（5）

3 に各団体間の相関を示す．
このように混とんとする 60 GHz 帯無線システム規格

査符号（LDPC：Low Density Parity Check code）が採用された．

の中で，最終的には IEEE 802.11ad/WiGig 規格がデメディアアクセス制御（MAC：Media Access Control）

ファクト標準を獲得した．その大きな要因は「ワイファ

層 は， 従 来 の 無 線 LAN で は CSMA（Carrier Sense

イ（Wi-Fi）」として広く認知されている，無線 LAN 規

Multiple Access）と呼ばれるアクセス方式が採用され格の相互接続認証を行っている WFA の影響力による．

ていたのに対し，TDMA（Time Division Multiple Ac-

WiGig では 2010 年に相互接続認証作業に対し WFA とcess）とのハイブリッド構造になっている．CSMA は
解説

ミリ波帯無線 LAN システムの標準化動向と要素技術

101送信前にチャネルの空きを検出し，空いていたら送信す

制御が複雑になる．

るというシンプルなプロトコルであるがパケットの衝突

もう一つの特長は，アンテナ指向性を制御しながら通が起きるため伝送効率は低い．一方 TDMA は，あらか信を行うビームフォーミング（BF：Beamforming）へ

じめ割り当てられたタイミングでパケットを送出するプの対応である．親機はビーコンと呼ばれる信号を定期的ロトコルで伝送効率が高くなるが，収容端末が増えるとに送信し，端末はビーコン信号を見付けて接続を行って

表2

IEEE 802.11ad/WiGig で 定 義 さ れ た 変 調 方 式（一部抜粋）

いく．ビーコンの送出間隔はビーコンインターバルと呼ばれ，この中で BF の制御が行われる．図 4 に代表的な
ビ ー ム 制 御 プ ロ ト コ ル で あ る SLS（Sector Level

物理層
伝送速度
［Mbit/s］（同図ではアクセスポイント）が，ビーコン送信タイミ

01/2
π / 2-DBPSK（SC）（32 チップで拡散）

27.5

ングでビーム方向を変えながらビーコン信号を送信す

1

π / 2-BPSK（SC） 1/2（2 回送信）

385

4

π / 2-BPSK（SC）

3/4

1,155

待ち受ける．この手順を双方で行った後に，SN 比（信5π / 2-BPSK（SC）

13/16

1,251.25

号対雑音比，SNR：Signal to Noise Ratio）をフィー

9

π / 2-QPSK（SC）

13/16

2,502.512

π / 2–16QAM（SC）

3/4

4,620

21

16-QAM（OFDM）

13/16

4,504.5

24

64-QAM（OFDM）

13/16

6,756.75

MCS

変調方式

符号化率

Sweep）の手順を示す．ビーム制御機能のある Initiator

る．その際 Responder（図ではノート PC 端末）は擬似オムニ（Quasi-Omni）で定義される最大ビーム幅でドバックし，最適なビーム方向を決定する．SLS の所要時間は送受ビーム方向の組合せ数にも依存するが，通常
100 ms のビーコン送信間隔に対して数百 μs 程度の短時間で完了し，これを周期的に実施することで端末位置の変動にも対応する．
また，60 GHz 帯通信では，遮蔽などにより通信が遮断される条件が起こりやすいことから，2.4/5 GHz 帯を使用する既存無線 LAN との間でシームレスにセッ
ションを切り換える FST（Fast Session Transfer）も定義された．

IEEE 802.11ad/WiGig
規格に対応した試作機開発

3

本 章 で は， 筆 者 ら の 研 究 開 発 事 例 を 中 心 に IEEE
802.11ad/WiGig に対応したトランシーバチップセット
やマルチユーザ接続に対応したアクセスポイントについて紹介する．
図4

ビームフォーミング制御手順
RFIC
LNA

PS

BBIC

QDEM

φ
φ

0/90

φ

ADC

RXVGA

128pt
FFT

ADC

φ

DET

ADC

PMU
PA PS
φ

QMOD

CPU

60
GHz

SEQ

PLL

TXVGA

PLL

3.52
GHz

DAC

φ

DAC

φ

DEC

LDPC
ENC

PHY
32pt
IFFT

0/90

φ

64pt
IFFT

FDE

102

通信ソサイエティマガジン No.38 秋号 2016

MEM
USB
3.0
UHS
II

16pt
FFT

TXFILT

TCXO 26~40 MHz

図5

MAC

トランシーバチップセットのブロック図

AV
IF

小特集

アンライセンスバンドの周波数資源の利活用
ル ー プ ッ ト 1.5 Gbit/s（MCS 9） の 場 合 で 通 信 距 離

波長の短いミリ波帯では，複数のアンテナ素子から成るフェーズドアレーを用いた BF アンテナを比較的小形

2.5 m，0.9 Gbit/s（MCS5）の場合で通信距離 4 m 以上を達成した．

形状で実現できる．BF 機能を搭載することで，送受信範囲の広角化や，アンテナ利得向上による通信エリアの拡大が可能となる．BF 機能を搭載したトランシーバのIEEE 802.11ad/WiGig は，高速有線インタフェース

ブロック図を図 5 に示す．本構成では，送信系・受信の無線化（図 2（a）
）のみならず，公衆エリアにおける系の 60 GHz 帯経路に挿入された移相器（PS：Phase

ギガビット通信（図 2（b）
）への適用が期待される．

Shifter）
により BF に必要な位相調整を実施する．PS は，

図 8 にマルチユーザ接続（1 対多通信）に対応したミ直交ハイブリッド分配器で 60 GHz 帯信号を 0 度   /90

リ波アクセスポイント（ミリ波 AP）の試作機を示す．

度に分配した後でベクトル合成することで，360 度の角

前節で述べた CMOS チップセットを採用し，120 度の度 範 囲 で 5 度 以 下 の 高 分 解 能 を 実 現 し た ． ま た，

カバレージを有する無線モジュールを三つ組み合わせる

CMOS の特長を生かしたディジタル補正機能（3）を搭載ことで周囲 360 度をカバーする．通信エリアを拡大すすることで，アナログ回路性能のばらつきやマルチパス

るため送信系・受信系には利得約 10 dB の外付けアン伝搬路に起因する変調信号のひずみを抑えながら低消費プを追加し，図 6 に示したアンテナ一体モジュール搭

電力動作を実現させた．

載の端末との間で 8 m 以上の通信距離を確保させた．

（9）

無 線 IC（RFIC） 及 び ベ ー ス バ ン ド IC（BBIC） は開発したミリ波 AP は，図 9 に示すようにアンテナ指向

40 nm CMOS プロセスを用いて試作し，これらを小形性を生かした空間分割により最大 3 ストリームの同時のアンテナ一体形モジュールに一体化して集積した．図

送受信が可能であり，更に，空間分割と時分割共有を組

6 に RFIC とアンテナ一体形モジュールの写真を示す．

み合わせることで一つの AP で最大 12 ユーザまで収容

モジュールサイズは 11 × 12 mm であり，7 dBi の最する．

大アンテナ利得を有し，4 系統合計した実効放射出力電力 は 約 10 dBm EIRP（Effective Isotropic RadiatedPower）である．BF により 7 パターンのアンテナ方向を設定可能である．図 7 に前述した SLS による BF を動作させた場合とさせない場合の実測カバレージ比較を示す．BF によりカバレージを大きく拡大できており，
120 度の角度範囲（＋ 45～－ 75 度）において MAC ス

5.1 mm

図6

BBIC

受 信

11 mm

3.2 mm

送 信

RFIC

アンテナ

PLL

12 mm

RFIC のチップ写真とアンテナ一体モジュール（a）ビームフォーミングなし

図7

図8

ミリ波アクセスポイントの試作機  （b）ビームフォーミングあり   

ビームフォーミングあり／なしのカバレージ比較
解説

ミリ波帯無線 LAN システムの標準化動向と要素技術

103

図9

空間分割による同時通信の概念図

図 10

実証実験のシステム構成図

1 Gbit/s 以上の実効速度が平均的に得られ，参加者から
は早期実用化に向けた期待のコメントが数多く寄せられた．また，人体遮蔽による瞬断や，一部のミリ波 AP への負荷集中による速度低下など実用化に向けた課題も抽
出された．

4

次世代規格化の取組み

IEEE 802.11ad の後継となる規格化作業として IEEE
図 11802.11ay タスクグループが 2015 年 5 月に発足した．

成田空港ターミナルでの実証実験

プ ロ ジ ェ ク ト の 要 求 要 件 で あ る PAR（Project

3.3 実証実験

Authorization Request）には，IEEE 802.11ad との後

ミリ波 AP を用いた高速無線通信の有効性を検証する

方互換性の確保や，20 Gbit/s 以上の最大スループット

ため，2016 年 2 月に成田国際空港ターミナルにおいてなどが定められた（11）．ユースケースには表 3 に記載す

業 界 初 と な る WiGig ス ポ ッ ト の 実 証 実 験 を 実 施 しる様々な用途が想定され，更なる高速化を目指し複数た．図 10 にシステム構成図を示す．ミリ波 AP とコ

チャネルを束ねて一つの通信に使用するチャネルボン

ンテンツサーバ間を高速イーサネットで接続し，50 m

2

デ ィ ン グ や MIMO（Multiple-Input and Multiple-（10 m × 5 m）のミリ波通信エリアを構築した．ミリOutput）伝送などの新技術導入に向けた議論が進めら

波 AP コントローラは，ミリ波 AP 間の連携制御及び端れている．例えば，MIMO 伝送では，ミリ波帯では見末管理を行う．端末には IEEE 802.11ad/WiGig に対応

通し通信が支配的となるために多重化信号分離が困難にした USB ドングルを接続した 4K タブレットを使用し，なるケースが発生することから，この課題を軽減するた

大容量コンテンツの超高速転送を既存無線 LAN との速めの技術提案などが行われている．IEEE 802.11ay で度比較を行いながら空港施設利用者に実体感頂いた．図は，2020 年頃の実用化を目指し，2017 年ドラフト規

11 に実証実験の様子を示す．通信速度は 1 ユーザ当り

格書の発行を予定している．

（10）

104

通信ソサイエティマガジン No.38 秋号 2016

小特集

アンライセンスバンドの周波数資源の利活用

表3IEEE 802.11ay で想定されるユースケース（12）検討などが進められている（7）．これらの技術進化によ番号ユースケースり，ミリ波無線の信頼性は飛躍的に向上していくものと考えられる．

1

Ultra Short Range

2

8K UHD Wireless Transfer at Smart Home

3

Augmented Reality/Virtual Reality Headsets
and Other High-End Wearables

クになる可能性が高い．したがって，ミリ波の高速性を

4

Data Center 11ay Inter-Rack Connectivity

率的に処理するエッジコンピューティングに代表される

5

Video/Mass-Data Distribution/Video on
Demand System

新たなネットワークアーキテクチャの技術開発など，無6

Mobile Offloading and Multi-Band Operation

なってくるであろう．

7

Mobile Fronthauling

8

Wireless Backhauling

一方，今後，ミリ波無線に対応した機器が普及するとバックボーンである有線回線網の通信速度がボトルネッ
生かすためには，大容量データをユーザに近い場所で効

線アクセス技術にとどまらない統合的な取組みが重要と

6

むすび

急速な普及拡大が期待される 60 GHz 帯無線の国際標

ミリ波アンライセンスバンドの将来展望

準化の変遷や技術的な特長，将来展望について解説した．

ミリ波帯の電波伝搬は，自由空間損失が大きい，直進

波数帯を使用できる 60 GHz 帯の有効活用は，急増する性が強い，人体や壁などの遮蔽物に弱いなどの特性があ

モバイルトラヒックを収容するための有望な技術である．

ることから，数十 m 程度の近距離通信に適している．

2020 年頃には更に技術が成熟し，第 5 世代移動通信のしたがって，広大なエリアをミリ波無線のみでカバーす一翼を担う通信技術へと発展してくことを期待したい．

5

全てのものがネットワークに接続される IoT（Internetof Things）時代の到来に向けて，免許不要で広大な周るのは現実的ではなく，既存無線 LAN やセルラ網と融合させたヘテロジニアスネットワークへの進化が望まれ謝辞

本研究は，総務省の委託研究「電波資源拡大

る．前述したミリ波の特性は，既存のマイクロ波帯無線のための研究開発」のうち「ミリ波帯における高度多重で課題となるチャネル間干渉を回避するためには望まし化干渉制御技術等に関する研究開発」に関する研究開発

い特性でもあり，ヘテロジニアスネットワーク化により成果である．

ミリ波の強みを生かした無線ネットワークが実現できる．例えば，トラヒックが集中するエリアにミリ波 APを集中的に設置すれば，既存のモバイルネットワークの高度化だけでは収容し切れないデータトラヒックを効率良くオフロードすることが可能となる．更に，数多くのミリ波 AP 間をミリ波を用いた無線バックホールで結ぶことで，敷設コストの低減も期待できる．
これまで我が国の 60 GHz 帯技術基準は，諸外国に比べて出力電力や占有帯域幅に制約があったが，2015 年
11 月に 60 GHz 帯技術基準の改正が実施され，空中線電力の上限が 250 mW（従来は 10 mW．ただし干渉低減の観点から利得 10 dBi 以上の指向性アンテナ使用が条件），占有帯域幅の上限が 9 GHz（従来は 2.5 GHz）に緩和された．このように，更なる高速化や通信距離拡
大，多様なユースケースへの対応に向けて国際協調の観点から技術基準の整備も進められた（13）．
ミリ波の課題である人体遮蔽による瞬断に対しても，複数のミリ波 AP を協調させて瞬時に見通しパスを得る
手法や，マイクロ波帯と組み合わせてビーム選択を簡略化するヘテロジニアスネットワーク化を前提とした技術■ 文献（1） S. Emami, R.F. Wiser, E. Ali, M.G. Forbes, M.Q.
Gordon, G. Xiang, S. Lo, P.T. McElwee, J. Parker,
J.R. Tani, J.M. Gilbert, and C.H. Doan, “A
60 GHz CMOS phased-array transceiver pair for
multi-Gb/s wireless communications,”ISSCC
Digest of Technical Papers 2011, pp.164–166,
SanFrancisco, USA, Feb. 2011.
（2） K . O k a d a , K . M a t s u s h i t a , K . B u n s e n , R .
Murakami, A. Musa, T. Sato, H. Asada, N.
Takayama, L. Ning, S. Ito, W. Chaivipas, R.
Minami, and A. Matsuzawa, “A 60 GHz
16QAM/8PSK/QPSK/BPSK direct-conversion
transceiver for IEEE 802.15.3c,”ISSCC Digest ofTechnical Papers, pp.160–162, SanFrancisco,USA, Feb. 2011.
（3） T. Tsukizawa, N. Shirakata, T. Morita, K. Tanaka,
J. Sato, Y. Morishita, M. Kanemaru, R. Kitamura,
T. S h i m a , T. N a k a t a n i , K . M i y a n a g a , T.
Urushihara, H. Yoshikawa, T. Sakamoto, H.
M o t o z u k a , Y. S h i r a k a w a , N . Yo s o k u , A .
Yamamoto, R. Shiozaki, and N. Saito,“A fully
integrated 60 GHz CMOS transceiver chipset
based on WiGig/IEEE802.11ad with built-in selfcalibration for mobile applications,” ISSCC
D i g e s t o f Te c h n i c a l P a p e r s , p p . 2 3 0 – 2 3 1 ,解説

ミリ波帯無線 LAN システムの標準化動向と要素技術

105

SanFrancisco, USA, Feb. 2013.
（4） M. Boers, B. Afshar, I. Vassiliou, S. Sarkar, S.T.
Nicolson, E. Adabi, B.G. Perumana, T. Chalvatzis,
S. Kavvadias, P. Sen, W.L. Chan, A.H.-T. Yu, A.
Parsa, M. Nariman, Y. Seunghwan, A.G. Besoli,
C.A. Kyriazidou, G. Zochios, J.A. Castaneda, T.
Sowlati, M. Rofougaran, and A. Rofougaran,“A
16TX/16RX 60 GHz 802.11ad chipset with single
coaxial interface and polarization diversity,”
ISSCC Digest of Technical Papers 2014, pp.344–
345, SanFrancisco, USA, Feb. 2014.
（5） IEEE Std., IEEE802.11ad,“Part 11: Wireless LAN
medium access control（MAC）and physicallayer（PHY）specifications amendment 3:
Enhancements for very high throughput in the
60 GHz band,”Dec. 2012.
（6） C. Dehos, J.L. González, A. De Domenico, D.
Kténas, and L. Dussopt“Millimeter-wave accessand backhauling: the solution to the exponential
data traffic increase in 5G mobile
communications systems?,” IEEE Commun.
Mag., vol.52, pp.88–95, Sept. 2014.
（7） K. Sakaguchi, E. M. Mohamed, H. Kusano, M.
Mizukami, S. Miyamoto, R. Rezagah, K.
Takinami, K. Takahashi, N. Shirakata, H. Peng, T.
Yamamoto, and S. Namba “Millimeter-wave
wireless LAN and its extension toward 5G
heterogeneous networks,” IEICE Trans.
Commun., vol.E98-B, no.10, pp.1932–1948, Oct.
2015.
（8） IEEE Std., 802.15.3c-2009,“Part 15.3: Wirelessmedium access control（MAC）and physicallayer（PHY）specifications for high rate wirelesspersonal area network（WPANs），”Oct. 2009.
（9） K. Takinami, N. Shirakata, K. Tanaka, T.
Tsukizawa, H. Motozuka, Y. Morishita, K.
Miyanaga, T. Sakamoto, T. Urushihara, M.
Kobayashi, H. Takahashi, M. Irie, H. Yoshikawa,Y. S h i r a k a w a , A . Yo s h i m o t o , M . I r i e , M .
Nakamura, T. Watanabe, H. Komori, and N.
Saito,“A 60 GHz wireless transceiver employing
hybrid analog/digital beamforming withinterference suppression for multiuser Gigabit/s
radio access,”Proc. IEEE VLSI Circuits Symp.,
pp.306–307, Honolulu, USA, June 2015.
（10）h t t p : / / n e w s . p a n a s o n i c . c o m / p r e s s / n e w s /data/2016/02/jn160201–2/jn160201–2.html（11）“802.11 NG60 SG Proposed PAR,”IEEE802.11-

106

通信ソサイエティマガジン No.38 秋号 201614/1151r8, Mar. 2015.
（12）“IEEE 802.11 TGay use cases,” IEEE802.1115/0625r3, Sep. 2015.
（13）http://www.soumu.go.jp/main_sosiki/joho_tsusin/
policyreports/joho_tsusin/idou/60ghz.html

滝波浩二 （正員）1995 京 大・ 電 気 卒．1997 同 大 学院修士課程了．同年松下電器産業株
式会社（現：パナソニック株式会社）に入社．高周波回路設計，ミリ波無線システム開発などに従事．現在パ
ナソニック株式会社オートモーティ
ブ＆インダストリアルシステムズ社（AIS 社）・技術本部無線技術開発部
主幹．博士（工学）．

白方亨宗 （正員）1995 京都工繊大大学院博士課程前期（修士）了．同年松下電器産業株
式会社（現：パナソニック株式会社）に 入 社． 無 線 LAN デ バ イ ス 開 発，
ミリ波無線システム開発などに従事．現在 AIS 社技術本部無線技術開発部主幹技師．

入江誠隆 （正員）2000 電通大大学院博士課程前期（修士）了．同年松下電器産業株式会社（現：パナソニック株式会社）に入社．
無線 LAN デバイス開発などに従事．
現在 AIS 社技術本部無線技術開発部
主幹技師．

高橋和晃 （正員）1988 横浜国大・工・博士課程前期（修士）了．同年松下電器産業株式会社（現：パナソニック株式会社）に入社．
ミリ波無線システム，デバイスの研究開発，国際標準化などに従事．現
在 AIS 社・技術本部無線技術開発部
長．博士（工学）．著書「ミリ波技術の基礎」（共著）など．

解

説

小特集

アンライセンスバンドの周波数資源の利活用

60 GHz アンライセンス帯を用いた
ミリ波非接触高速転送システムの標準化と研究開発の動向
平賀 健
坂元一光
俊長秀紀
中川匡夫
赤羽和徳

1

Ken Hiraga

日本電信電話株式会社

Kazumitsu Sakamoto

日本電信電話株式会社

Hideki Toshinaga

日本電信電話株式会社

Tadao Nakagawa

日本電信電話株式会社

Kazunori Akabane

日本電信電話株式会社フ ァ イ ル を 転 送 す る 利 用 形 態 に 限 定 す る こ と で，はじめに60 GHz アンライセンス帯の長所を最大限に引き出すこ

スマートフォンをはじめとする携帯情報通信端末のとが期待できる．

処理能力やストレージのサイズは増大を続け，ユーザが本稿では，ミリ波非接触高速転送システムの標準化動使用するデータファイルは，高精細動画像など大容量の向，実用化に向けた研究開発状況，100 Gbit/s を超えものが多くなり，移動通信のトラヒック量は著しく増加

る将来の超高速伝送方式への取組みを解説する．

している ．移動通信方式そのものを大容量化する傍（1）

ら，移動通信トラヒックをオフロードするための低コス
ト・ 大 容 量 の 無 線 通 信 手 段 と し て，2.4 GHz 帯 と5 GHz 帯のマイクロ波アンライセンス帯（電波免許を

2

IEEE802.15.3eにおける，ミリ波非接触高速転送システムのPHY, MAC方式標準化

取得せずに使用が許可されている帯域）を用いた

ミリ波非接触高速転送システムは，ユーザはスマート

WLAN（Wireless Local-area Network）の開発と利用

フォン等の携帯端末を基地局装置（キオスク端末）等にが進められている．しかし，限られたエリアに極めて多近接させ短時間でのファイル転送を行う「タッチアンド

数のアクセスポイントやモバイルルータ，ユーザ端末がゲット」の利用形態を想定している．同様の利用形態の展開している，駅，待合室，カフェ等の公共エリアにお

無線方式はマイクロ波帯を利用した物理レート

いては，使用する周波数帯のリソースひっ迫と自律分散

560 Mbit/s の TransferJetTM が 商 品 化 さ れ て い る．

形の媒体アクセス制御が持つ特性とがあいまって，ス

60 GHz ア ン ラ イ セ ン ス 帯 を 用 い た WLAN，WPAN

ループットの著しい低下が見られる．その解決手段とし（Wireless Personal-area Network, 無線パーソナルエて，アクセス方式の高度化による高効率 WLAN 方式のリアネットワーク）は既に幾つかの方式があるが，ミリ研究開発と標準化が行われている ．別のアプローチと波非接触高速転送システムには，それらとの違いは主にしては，非常に広い周波数帯域を利用可能な 60 GHz ア

以下の 2 点である．

（2）

ンライセンス帯を利用したコンシューマ向け無線通信方式の検討と商品化が近年急速に進められている．更に，通信距離を短く，見通しのある伝搬環境とすること

大容量データのアップロードやダウンロードを瞬時に実で，単位距離当りの伝搬損が大きい 60 GHz 帯でも十分施できるという，オフロード手段としての極めて質の高なリンクマージンが確保できる．また，一つの基地局にいユーザ体験を提供することを目指し，60 GHz アンラ

接続されるユーザ端末の最大数が 1 である P-P 形通信

イセンス帯を活用したミリ波非接触高速転送システムのの状態を確保できる．P-MP（Point-to-Multipoint）形

実用化に向けた研究開発が進められている．60 GHz アの通信では，基地局に接続されるユーザ数が増えるに従ンライセンス帯は，マイクロ波帯に比べ伝搬による減衰

いユーザ端末当りの転送レートが低下するのに対し，本は大きいが非常に広い周波数帯域（多くの国で 9 GHz

システムでは，いつでも，誰が利用しても，最大のスルーの帯域幅）を利用可能であるという点に特徴がある．こプットを発揮することができる．

うしたシステムは，無線伝送距離 10 cm 以下の P-P（Point-to-Point）形通信に絞り込み，短時間でデータⓒ電子情報通信学会 2016

解説

こ れ ま で に 販 売 さ れ て い る 60 GHz 帯 無 線 通 信 モ

60 GHz アンライセンス帯を用いたミリ波非接触高速転送システムの標準化と研究開発の動向

107ジュールの消費電力は数百 mW～1 W 程度となっており，スマートフォン等の携帯情報通信端末においてこれを常時稼動しておくことは電池消費の観点から好ましいとは言えない．そこで，ストリーミング伝送のような常時接続が必要な利用形態ではなく，短時間でのファイル転送のみに限定する．この場合，ファイル転送に要する
ごく僅かな時間にのみミリ波無線通信モジュールを稼動させればよいため，伝送する情報量に必要なエネルギー量を最小化することができる．
タッチアンドゲットのデータ伝送を様々なシーンで図1提供するためには，60 GHz 帯の無線のみでユーザが端末を基地局にタッチする極めて短い時間に，接続確立とデータの転送を完了させる方式が必要となる．既存の無表1

線 LAN 方式では P-MP 形のネットワーク構成を想定した媒体アクセス制御方式を採用しており，接続確立を十機器間でのファイル伝送

IEEE802.15 TG3e で 規 定 が 検 討 さ れ て い る
MCS（modulation and coding schemes，変（8）
調及び誤り訂正符号化方式）

MCS 番号

変調方式

誤り訂正
符号化率

物理層レート［Gbit/s］＊

0

π /2 QPSK

11/15

2.6

短時間接続確立方式としては，P-MP 形ネットワーク

1

π /2 QPSK

14/15

3.3

において，多数の端末が同時かつ頻繁に通信エリアに出

2

16QAM

11/15

5.2

入りする状況下においても，上位層情報をまとめて交換

3

16QAM

14/15

6.6

4

64QAM

11/15

7.7

5

64QAM

14/15

9.9

6

256QAM

14/15

13.1

分に短い時間で完了することは難しいため，接続確立の後に実施されるデータ伝送に十分な時間を取ることができなくなる．

する等の技術により接続確立時間を短縮する WLAN 方式が開発・規格化されている（3）．その一方，60 GHz ア
ンライセンス帯を利用し，通信エリアが物理的に制限され P-P 形のみとなる非接触伝送に限定した上で，更に短時間での接続確立を行うための規定の策定が進められている．それは，WPAN 方式の規格化を行う団体である

物理レイヤにおけるペイロード伝送レート（パイロットワードなし

＊

の場合）

IEEE 802.15 Working Group for WPAN 内 で，2015
年 3 月 に 発 足 し た TG3e HRCP（Task Group 3e -TG3e では，以下に示す特徴を持った仕様が検討されHigh Rate Close Proximity，以下 TG3e）において実ている．

施されている．TG3e のスコープとしては，「60 GHz ア        ンライセンス帯を用いること」，「10 cm 程度以下の伝送
距離の P-P 形通信（1 対 1 での通信）」，「接続確立時間は 2 ms 以下」等が定められている（4）．
2.1 TG3e が想定する利用形態と規格の特色     

TG3e が策定を進めている IEEE802.15.3e 規格案（以下，15.3e）では，ミリ波非接触高速転送システムとして，
ネットワークへのダウンロード・アップロードサービスのほか，オーディオ・ビジュアル機器，パソコン，携帯
情報端末の間でのファイル共有（図 1），非接触ポータブ
ルストレージのデータ読み書きといった利用形態を想定している．これと関連して，200～300 GHz 帯を中心と特に，短時間での接続確立処理は重要なポイントと位した周波数帯を利用した WPAN の PHY 方式策定を実施

置付けられている．図 2 に示すように，多数のユーザしている IEEE802.15 Working Group for WPAN 内のが次々とタッチアンドゲットによるファイルのダウン

Task Group 3d においても，非接触高速転送は有力な利ロードを実施するような場合は，自動改札機に IC カー

用形態として活発な議論がなされてきている ．

ドを接触させて通過する動作とほぼ同じ利用形態が想定

（5）

108

通信ソサイエティマガジン No.38 秋号 2016

小特集

アンライセンスバンドの周波数資源の利活用

される．混雑している駅の自動改札機で，乗客が IC カー

ス方式が規定されている．

ドを読取り器から半径約 10 cm のエリアに近接させて

図 3 に接続確立からデータ転送，接続解除までのコマいる時間は，筆者らの計測によるとおよそ 250 ms でンドのやり取りを概説する（9）．15.3e においては，一度あった．そこで，この 250 ms の間だけ基地局に携帯情接続する端末が決定し接続が確立されたら，ハンドオー

報通信端末を近接させたときに転送可能なファイルサイ

バやほかの端末が新たにネットワークに加わることはな

ズと，接続確立に必要な時間の関係を求めたところ，例

いため，基地局はビーコンの送信を停止し，データ転送

えば，スループットが 28 Gbit/s の場合，接続確立時間に全ての時間を使用する．また，接続された状態ではネッが 2 ms 以下であれば，250 ms で 2 時間の HD（High

トワーク構成が変更されることはないため，定期的な管definition）画質の動画像を転送することが可能となる理フレームの交換も実施しない．また，端末が基地局のことが分かる ．通常の無線 LAN 装置等では少なくと通信エリア内に入ってからできるだけ早い時間にビーコも数百 ms（ビーコンインターバル × 数回分）の接続ンを受信し接続要求を送信できるよう，基地局がビーコ

確立時間を要することが想定され，そのままでは上記のンを送信する間隔を必要最低限の長さ（通信エリアが非ような自動改札機形タッチアンドゲットの実現は困難と常に小さいためビーコンを受信可能な端末の数が十分に考えられる．トータルの通信時間に占める接続確立処理

小さいと仮定し，最大六つのアクセススロットまで）にの問題は，伝送レートが高いほど顕著になる．

設定し，ビーコン周期も短く設定している．結果的に，（7）

このように，15.3e は，9 GHz という非常に広い周波端末がビーコンを受信してからの接続応答を受信するま数リソースを持つ 60 GHz アンライセンス帯のメリット

での処理が 2 ms 以内に完了するようにしている．なお，を最大限に引き出した方式を目指しており，高速かつ瞬

ビーコン自体の長さ，Association Request（端末から基時のデータ伝送に特化した PHY/MAC 方式となっている．

地局に送信する接続要求コマンド）自体の長さはいずれも最大 4 μ s 程度に設定する方向で検討がなされている．

2.2 瞬時接続確立のための規定
15.3e では，802.15.3 で従来規定されていた P-MP 形

2.3 他システムとの共存のネットワーク構成ではなく，二つの無線局での通信，

上記のとおり，15.3e で想定している無線伝送距離は

つまり，P-P に限定したネットワーク構成で媒体アクセ

10 cm 程度である．一方，同じ 60 GHz アンライセンス
帯 を 利 用 し た，WPAN 方 式 で あ る IEEE802.15.3c や
WLAN 方式である IEEE802.11ad においては，TG3e の100 倍，10 m 程度を想定している．各方式が規定していタッチる受信電力レベルは，表 2 に記載のとおり，どれもほぼ同じである．本規格はほかより伝送距離が 1/100 である
ので，送信機における所要 EIRP は 40 dB 低くできるこ
図2 自 動改札機形タッチアンドゲット利用形態のイメー
ジ（6）

図3

ととなり，他規格準拠システムへ与える干渉を大きく低減したシステムが展開されるという議論がなされている（10）．

接続確立からデータ転送，接続解除までの動作
解説

60 GHz アンライセンス帯を用いたミリ波非接触高速転送システムの標準化と研究開発の動向

109

表 2 60 GHz アンライセンス帯を利用した各種短距離無線方式で想定している受信電力レベル

方式規格名

最小

最大

IEEE802.15.3e− 66 dBm− 44 dBm

IEEE802.15.3c− 70 dBm− 46 dBm

IEEE802.11ad− 78 dBm− 47 dBm3

ミリ波非接触高速転送システ
ムの研究開発動向

図4

ミリ波非接触高速転送システムの利用形態

60 GHz アンライセンス帯を用いた近距離の高速伝送システムとしては，複数のプロジェクトにおいて実用に向けたシステム試作開発が実施されている（11）〜  （13）．著者
らもミリ波非接触高速転送システムの研究開発を進めており，主に図 4 の利用形態を想定している（14）．街頭や店舗内に設置される無線基地局（キオスク端末）に，
ユー
ザはスマートフォン等の携帯端末を近接させて，キオス
ク端末と携帯端末の間で短時間でのファイルを転送を行う（タッチアンドゲット）．それによりユーザはネットワー

図5

ミリ波非接触高速転送システムの構成

クとの間でファイルのアップロードまたはダウンロードを実施する．また，コンテンツホルダから有料コンテン
ツをユーザ端末にダウンロードするほか，企業，家庭内やクラウド上のストレージに蓄積しているデータをユー
ザ端末にダウンロードする．またユーザ端末に蓄積しているデータをクラウドや SNS 等にアップロードする．
ミリ波非接触高速転送システムの構成を図 5 に示す．
上記のように無線区間の伝送レートが極めて高い場合には，基地局が接続されているネットワークにおける伝送レートやストレージの読出し速度がボトルネックとなる

図6試作したミリ波非接触高速転送システムの構成可能性が想定される．そのため，キオスク端末及び携帯端末には読出し・書込み速度が 1 Gbit/s 以上のキャッシ ュ を 設 け，60 GHz 帯 無 線 通 信 の フ ァ イ ル 転 送 はキャッシュ間で行う構成としている．キオスク端末内のストレージに蓄積しているボリュームゾーン商品のコンテンツやクラウドサーバ上に蓄積しているロングテール
商品のコンテンツは，事前予約と通信距離の長いほかの無線方式を複数組み合わせることによって 60 GHz 帯無線通信が開始されるまでにキオスク端末内のキャッシュに転送しておく．

図7

試作したシステム装置の外観

間の動画像データファイルを想定したサイズ）を 3 秒以内にダウンロード提供するサービスをターゲットと
タッチアンドゲットでキオスク端末から携帯端末へ
大容量データを配信するサービスのユーザ体験を可視化

110

し，接続確立時間 0.2 秒以下，ファイル転送レートとしては 1 Gbit/s 以上を実現した．

するため，システム装置を試作した．本システム装置でシステム装置構成を図 6 に示す．キオスク端末及びは約 350 MByte のデータ（H.265 方式で圧縮した 1 時

携帯端末には，3 種類の無線方式に対応した機器（Wi-Fi・

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小特集

アンライセンスバンドの周波数資源の利活用

ミリ波・NFC（Near-field communication，近傍界通信））を内蔵しており，これらの機器が連携しユーザの認証によるダウンロードコンテンツの特定と接続確立，通信の制御を行うことにより，接続確立に要する時間の短縮と通信距離の制限を行い，タッチアンドゲットの使用感を実現している．外観を図 7 に示す．右の据置形装置がキオスク端末で，ユーザは携帯端末をキオスク装
置前面にあるミリ波通信ゾーンに近接させ，動画像コン
テンツのダウンロードを実施している．
3.3 試作したシステムの制御方式
本システムにおける無線通信ゾーンの設計を図 8 に，
図8

通信確立とデータ転送の制御シーケンスを図 9 に示す．

試作システムの無線通信ゾーン設計

携帯端末がキオスク端末の Wi-Fi の通信ゾーンに入った場合，携帯端末とキオスク端末の間で Wi-Fi 接続及びユーザ認証を行う．この認証情報はミリ波通信接続及び NFC 接続の制御情報として適用される．更に Wi-Fi
でのユーザ認証が完了した時点で，ユーザが事前予約したコンテンツをキオスク端末のキャッシュに配信を行う．この処理によりネットワーク上のサーバからコンテンツを配信する時間を短縮することが可能となる．次に携帯端末がミリ波低速モードの通信ゾーンに入った場合にメモリ同期処理を行い，更に携帯端末が NFC の通信ゾーンに入った段階でどの携帯端末がタッチしたのかを識別する．NFC を用いることにより，複数の携帯端末
が Wi-Fi 通信ゾーンにおいて事前認証を行っていても，どの端末がキオスク端末にタッチしたのかを容易に判別できる．NFC で識別された携帯端末は，キオスク端末とのミリ波通信を高速モードに切り換えて高速なデータ通信を開始する．すなわちミリ波高速モードの通信距離を NFC の通信範囲である 10 cm に制限することで，確
実な P-P 形通信を行っている．

図9

 作システムにおける，通信確立とデータ転送の制試
御シーケンス以上の制御シーケンスにより，コンテンツのキャッシュ

伝搬による空間相関の低減を得ることは難しい．
しかし，

配信とメモリ同期処理には従来約 7 秒以上のオーバヘッ

アレーを構成する各アンテナ素子を結ぶ直接波伝搬経路

ド処理を要するところを大幅に短縮，携帯端末をキオスの経路長差が特定の条件を満たす場合には

ク端末にタッチしてから，約 0.2 秒でデータ通信が可能

i.i.d.（independent and identically distributed） 伝となることを確認した．更に 1 Gbit/s 以上の伝送速度を搬路より高い伝送路容量を得られ（15），なおかつ数十素実現し，350 MByte のデータを 3 秒以内で転送できるこ子を用いた多ストリームの伝送においても，アンテナ素とを確認した．本システムでは，上記 TransferJet と同子数にほぼ比例して伝送路容量の向上が期待できるた様のタッチアンドゲットの使用感に加え，ミリ波によるめ（16），ミリ波非接触高速転送システムにおいてはこう

ギガビット伝送の高速性を備えた非接触高速転送によるした手法の利用を検討している．見通し伝搬環境におけコンテンツ配信を実施することができる．

る MIMO 自体に関しては，MIMO 伝送の研究が開始された頃より，主に WLAN のような利用（17），（18）や固定無

3.4 100 Gbit/s 超の高速化に向けた研究

線通信（19）等の利用を想定し，アレーアンテナ構成法やミリ波非接触高速転送システムに MIMO を適用するシステムの構成に関する検討がされている（20）〜  （22）．こ場合，見通しのある電波伝搬環境に送信機と受信機のア

うした，MIMO 伝送をミリ波非接触高速転送システム

レーアンテナが向かい合い配置されるため，マルチパスに適用し，100 Gbit/s の無線伝送を実施するためには，

解説

60 GHz アンライセンス帯を用いたミリ波非接触高速転送システムの標準化と研究開発の動向

111

広い帯域を利用して複数の空間ストリームを伝送するだけではなく，上述のようなタッチアンドゲットの動作に対応した方式を使用しなくてはならない．
ミリ波非接触高速転送システムにおいては，ユーザが手に保持した携帯端末を基地局に近接させる際に少なからず手振れが発生するため MIMO 伝送路応答には時間変動があり，伝送路応答の推定結果を手振れによる伝送
路応答の変動に対応して更新しなくては十分な伝送レートを持つ変調方式を適用することが難しい．このシステ
ムでは，行列演算による大きな電力消費が想定される
MIMO 伝送路応答の推定や重み付け算出，そして，ビー

図 10

ムフォーミングの処理を，携帯端末側ではなくキオスク

提案した MIMO 重み付け方法による信号分離性能（平均 SINR）の向上

端末側で実施するのが望ましいと考えている．キオスク
端末から下り信号の送信ビームフォーミングを行う場

等の MIMO に比べてオーバヘッドの小さいトレーニン

合，携帯端末からキオスク端末に送信された上り信号を

グ信号を用いた伝送路推定の方法を検討している（25）．

用いてキオスク端末において伝送路応答の推定を実施
ムフォーミングによってキオスク端末から携帯端末への4

下り通信を行う．この場合，伝送路応答の時間的変動に60 GHz アンライセンス帯の潤沢な周波数資源を最大よって推定実施時の伝送路応答と下り信号送信時の伝送限に活用した無線通信システムの一つとして，通信距離

路応答に違いがあり伝送特性が劣化するため，十分短時を 10 cm 以下の P-P 形通信に絞り込み，短時間でデー間で送信重み付け行列を生成することが望まれる．そこ

タファイルを転送する利用形態に限定した「ミリ波非接で，伝送路応答の変動情報と過去に生成した重み付けを

触高速転送システム」の研究開発が進められている．本用いて送信重み付け行列を生成する手法を提案，シミュ

稿では，ミリ波非接触高速転送システムのための標準

レーションで効果を確認した．ユーザの手振れによりア

PHY/MAC 方式として，IEEE802 標準化委員会におけ

レーアンテナが 1.0 m/s で移動している伝送路応答を仮る 802.15.3e 規格策定作業の状況を解説した．また，研定した場合，提案法と，通常の送信ウェイト生成法との究開発の状況，NTT にて試作開発したシステムの構成と

SINR を比較した結果を図 10 に示す．60 GHz 帯の四技術ポイントを説明し，将来 100 Gbit/s を超える伝送つの周波数チャネルをボンディングし，サブキャリヤ間レートを提供するための技術検討状況を紹介した．

し，更に下り信号の送信重み付けの算出を行い，送信ビー

隔 5.16 MHz，サブキャリヤ数を 1,675 の直交周波数
分割多重変調（OFDM）とした．4 素子のアレーアンテナを用いた 4 × 4MIMO 伝送としている．アレーアン
テナは 4 素子の正方形アレー，素子間隔は 8.0 mm，伝送距離は 40 mm である．キオスク端末からの送信電力
は 10 dBm，受信機での雑音は－ 67.3 dBm とした．手振れによる携帯端末側アレーの移動度は 1.0 m/s として
い る．提 案 法 は フ レ ー ム 先 頭 に お い て 平 均 SINR は
5.7 dB， フ レ ー ム 末 尾 に お い て 3.7 dB 改 善 し て いる（23）．例えば変調方式 16QAM，符号化率 3/4 で伝送されるフレームの所要 SINR が 15 dB とすると（24），提案法を用いた場合は，フレーム全体において SINR は
15 dB 以上確保できるため，上記のチャネルボンディン
グと MIMO により 100 Gbit/s が期待できる一方，従来法による場合は，変調方式は QPSK となり伝送レート
はその半分ほどとなることが想定される．
ほかにも，非接触伝送においては WLAN 等に比べて遅延スプレッドが小さいという特徴を生かし，WLAN
112

通信ソサイエティマガジン No.38 秋号 2016

まとめ

■ 文献
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小特集

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解説

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平賀健 （正員）

平 15 北 大・ 工・ 電 子 卒．平 17 同大大学院修士課程了．同年日本電信電話株式会社入社．
以来，MIMO 伝送，
ミリ波無線の研究と標準化に従事．
博士（工学）．IEEE 会員．

坂元一光 （正員）
平 20 九大・工・電子情報卒．平 22
同大学院修士課程了．同年日本電信電話株式会社入社，MIMO 伝送，ミ
リ波超高速無線システムの研究に従事．現在（株）NTT ぷらら勤務．

俊長秀紀 （正員）
平 6 早大・理工・電子通信卒．平 8
同大学院修士課程了．同年日本電信電話株式会社入社．以来，衛星通信，
センサ NW，ミリ波無線システムの研究に従事し，現在は NTT ブロー
ドバンドプラットフォーム（株）にて公衆無線 LAN システムの開発と設計に従事．

中川匡夫 （正員：シニア会員）
昭 61 阪大・基 礎工卒．昭 63 同大
学院修士課程了．同年日本電信電話
株式会社入社．以来，マイクロ波 IC
回路，マイクロ波・ミリ波装置，無線・
光信号処理技術の研究開発に従事．
博士（工学）．現在，NTT 未来ねっと研究所主幹研究員．阪大大学院情報科学研究科招へい教授．IEEE シニア会員．

赤羽和徳 （正員）
平 6 慶大・理工・電気卒．平 8 同大
学院修士課程了．同年日本電信電話
株式会社入社．以来，ソフトウェア
無線技術，IoT/M2M 無線システム，
ミリ波無線システムに関する研究開発に従事．現在，NTT 未来ねっと研
究所主幹研究員（グループリーダ）．

60 GHz アンライセンス帯を用いたミリ波非接触高速転送システムの標準化と研究開発の動向

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