（革新）様式 1-4-2 (2022-1)

令和 4 年度研究開発成果概要書
採択番号
研究開発課題名

04201
Beyond 5G 超大容量無線通信を支えるテラヘルツ帯のチャネルモデル及びアプリケーションの研究開発（１）研究開発の目的
Beyond 5G の超高速伝送で想定されているテラヘルツ帯の無線伝送のためのチャネルモデルの研究開発を米国の通信事業者及び日米の大学と行い、米国の 6G ロードマップに反映しながら、国際標準化機関への提案を行うことを目的としている。また、テラヘルツ波を用いた無線通信のアプリケーションとして、最新の映像符号化技術を用いた概念実証実験を行うことにより Beyond
5G におけるテラヘルツ波利用の有用性、無線システム実現のための所要条件を明らかにするとともに、テラヘルツ帯を効率的に利用するプロトコルやアーキテクチャを提案することを目的としている。
さらに米国で大規模な無線実験環境を提供し、新たな無線通信技術やデバイス、エコシステムの研究開発を推進している PAWR（Platforms for Advanced Wireless Research、以降 PAWRと称する）と連携して実験環境を整備し、研究成果であるチャネルモデルや、プロトコルやアーキテクチャの実証を行うことを目的としている。
（２）研究開発期間
令和 3 年度から令和 5 年度（3 年間）（３）受託者
シャープ株式会社＜代表研究者＞
国立大学法人京都大学
国立大学法人東京大学（４）研究開発予算（契約額）
令和 3 年度から令和 4 年度までの総額 193 百万円（令和 4 年度 153 百万円）
※百万円未満切り上げ（５）研究開発項目と担当
研究開発項目１ テラヘルツ帯チャネルモデルの研究開発（シャープ、京都大学）
研究開発項目１-a 展開シナリオの研究開発（シャープ）
研究開発項目１-b 米国大学主催の Affiliate プログラムとの連携による研究開発（シャープ）
研究開発項目１-c チャネルモデルの研究開発（京都大学）
研究開発項目２ 国際標準化活動（シャープ）
研究開発項目３ アプリケーションの研究開発（シャープ）
研究開発項目４ プロトコル・アーキテクチャの研究開発（東京大学）

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（６）特許出願、外部発表等

特許出願

外部発表等

累計（件）
21111530000国内出願
外国出願
研究論文
その他研究発表
標準化提案・採択
プレスリリース・報道展示会受賞・表彰

当該年度（件）2911030000（７）具体的な実施内容と成果
研究開発項目１ テラヘルツ帯チャネルモデルの研究開発（シャープ、京都大学）
研究開発項目１-a 展開シナリオの研究開発（シャープ）
米国の通信事業者と議論を行い、基本シナリオとして屋内モデル（InH: Indoor Hotspot）および拡張シナリオとして屋外都市マクロモデル（UMa: Urban Macro）を特定した。
研究開発項目１-b 米国大学主催の Affiliate プログラムとの連携による研究開発（シャープ）NYU Affiliate プログラムと連携し、150 GHz までの UMa のチャネルモデルのチャネルモデル化が完了した。また、ネットワークシミュレータである ns-3 を用いて開発したチャネルモデルを実装し、査読付口頭発表として IEEE ICC に投稿し、採択された。さらに、研究開
発項目３の概念実証に反映するため、ns-3 を用いてパケットの遅延やドロップの特性を記載したであるトレースファイルの取得を行った。
研究開発項目１-c チャネルモデルの研究開発（京都大学）
前年度整備したモデル化を行う測定試験環境を用い、60 GHz 帯を用いた無線による機器間通信システム PAN の国際標準化 IEEE 802.15.3c で設定した例をベースに利用モデルを複数設定し、電波伝搬特性の基礎測定、チャネルモデル化の基礎試験を実施した。特に屋内環境における電波伝搬特性の基礎測定をもとにチャネルモデル化の基礎試験を実施し、過去の標準化等で行われてきたチャネルモデリングを包括的に整理し、複数の標準化を統合する視点からミリ波帯チャネルモデルの新規開発を行った。この試験の結果を元にテラヘルツ波帯（１００GHz 帯）を用いて電波伝搬特性を測定し、チャネルモデル化を行う測定試験環境の整備を行った。
研究開発項目２ 国際標準化活動（シャープ）
米国の 6G の状況を把握するために Next G Alliance に参加し、調査を行った。また、
3GPP でプレ 6G として議論が開始される Rel-18 のトピックのうち、テラヘルツ帯を用いた無線通信でも活用可能なトピックとしてマルチ送受信ポイント等に着目し、11 件の特許出願および 8 件の標準化提案を行った。
研究開発項目 3 アプリケーションの研究開発（シャープ）
テラヘルツ帯を用いた無線通信を想定した VVC による映像ストリーミングの概念実証のために、GPAC と呼ばれるソフトウェアを用いた映像伝送試験を行うとともに、映像パラメータによる画質について、評価結果を査読付口頭発表として発表した。また、研究開発項目 1b で得られたトレースファイルを伝搬路シミュレータとして映像符号化・送信装置と映像復2号・再生装置の間に実装し、固定レートでの実証を完了した。

研究開発項目４ プロトコル・アーキテクチャの研究開発（東京大学）
テラヘルツ帯を用いた無線通信システムのユースケースを実現するための課題を Beyond
5G ネットワーク上で解決するためのプロトコルやアーキテクチャの研究開発を進めた。テラヘルツ帯やサブテラヘルツ帯で生じうる課題を予測する方法として、ミリ波帯の実機測定結果と ns–3 シミュレーション結果を比較して差分が生じる箇所とその理由を特定した上でテラヘルツ帯やサブテラヘルツ帯のシミュレーションを実施する方法を考案し、環境構築を進めた。さらに、見通しのない環境 (NLOS) における品質低下を上位層の輻輳制御で解決する方式を検討し、シミュレーション評価の準備を進めた。
（8）今後の研究開発計画
研究開発項目１ テラヘルツ帯チャネルモデルの研究開発（シャープ、京都大学）
研究開発項目１-a 展開シナリオの研究開発（シャープ）
当初の目標は完了したが、100 GHz – 150 GHz の周波数を前提とした場合の、郊外マクロモデル（RMa: Rural Macro）の可能性や近接マルチホップの可能性等さらに発展させたシナリオについての議論を米国の通信事業者と行う。
研究開発項目１-b 米国大学主催の Affiliate プログラムとの連携による研究開発（シャープ）
ニューヨーク大学と連携し、研究開発成果であるチャネルモデルを実装した無線リンクレベルシミュレータの開発を行い、論文の形でまとめるとともに、標準化に備え定式化する。
研究開発項目１-c チャネルモデルの研究開発（京都大学）
前年度整備したミリ波、テラヘルツ波帯におけるチャネルモデル化を行う測定試験環境を用いて測定された屋内外における測定結果を用いて、測定データからチャネルモデル化を行うソフトウェアを開発する。さらに、モデル化したデータから、リンクレベルシミュレーションを行うことができるようにチャネルを再生成することができるソフトウェアを整備する。
研究開発項目２ 国際標準化活動（シャープ）
テラヘルツ帯で活用可能な技術について、プレ 6G と呼ばれるリリース 18 およびリリー
ス 19 において引き続き特許出願を先行して行い、標準化活動を行う。
研究開発項目３ アプリケーションの研究開発（シャープ）
テラヘルツ帯のチャネルモデルを用いて映像伝送の概念実証を完成させ、映像がテラヘルツ帯において有用なアプリケーションであることを示す。
研究開発項目４ プロトコル・アーキテクチャの研究開発（東京大学）
ミリ波帯を用いた無線通信について、ns-3 を用いた end-end シミュレーションと実機の比較評価を行い、シミュレーション評価の精度を確認すると共に差異が生じる原因を探る。こ
れにより、サブテラヘルツ帯で生じる課題の予想に繋げる。また PAWR と連携し、テラヘルツ帯の実験環境を利用する。
（９）外国の実施機関
ニューヨーク大学
米国の通信事業者
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