研究成果

第5世代移動体通信(5G)システム向け新通信方式UTW-OFDMの実証実験に世界で初めて成功 -LTEに対する簡単な信号処理追加のみで帯域外漏洩電力を大幅に抑圧-


2017年05月24日


     水谷圭一 情報学研究科助教、松村武 同特定准教授、原田博司 同教授らの研究グループは第5世代移動体通信(5G)システム向けの新しい通信方式である、UTW-OFDM方式(ユニバーサル時間軸窓直交周波数分割多重方式)の実証実験に世界で初めて成功しました。本実証実験により、現行の第4世代移動体通信(4G)システムLTE/LTE-Advancedで問題となる帯域外輻射(無線周波数の利用効率劣化の要因となる割り当てチャネル帯域外への漏洩電力)を、簡単な信号処理の追加のみで大幅に抑圧できることが実証され、移動通信に適した周波数(6GHz以下)において、これまで以上に高密度な周波数利用や、5Gが目指す超多数端末の同時接続やチャネルあたりの通信速度の向上が期待できます。

     本研究成果については、2017年5月26日に東京ビッグサイト(ワイヤレス・テクノロジー・パーク(WTP)2017会場内)で行われる「電子情報通信学会スマート無線(SR)研究会」にて、研究発表および技術展示が行われます。

    研究者からのコメント

     今回実現性と有効性が実機システムによって実証された提案UTW-OFDM方式は、現行の通信方式に簡単な信号処理を追加するだけで実現可能なため、UTW-OFDM方式の導入により現行の4Gシステムから5Gシステムへのスムーズな移行も期待できます。

    概要

     現在、端末数の激増ならび超高速のデータから超多数の低速伝送のセンサーまで多様化する無線通信のトラフィックを収容するために、第5世代移動通信システム(5G) の研究開発が国際的に進められています。しかし、移動通信に適した周波数は現在逼迫しており、限りある周波数資源を有効利用するためには、現在利用可能な第4世代移動通信システムLTE/LTE-Advancedとも互換性があり、さらに周波数の高密度配置が可能な通信方式の開発が急務となっています。

     このような背景の下、本研究グループが5Gシステム向けの新しい通信方式として開発したのがUTW-OFDM方式です。計算量の少ない「時間軸窓処理(現行CP-OFDM方式において高い帯域外輻射を発生させる原因となる、隣接シンボル間の不連続性を平滑化する処理)」を用いることにより、現行の4Gシステムで採用されているCP-OFDM(Cyclic Prefix-OFDM)方式(サイクリックプレフィックス直交周波数分割多重方式)と比べ、帯域外不要輻射を1000分の1以下に削減することが可能な方式として注目を集めています。しかし、この方式をリアルタイムで動作させる実システムの構築ができておらず、その実現可能性について更なる研究開発が必要になっていました。

     今回本研究グループは、現行LTE/LTE-Advancedシステムに対応したリアルタイム波形整形処理装置を開発し、実際のLTEシステムにおける送信信号のUTW-OFDM方式化に世界で初めて成功しました。さらにUTW-OFDM方式を導入したLTEシステムの評価を実施し、従来のLTEシステムのスループット(通信速度)を劣化させることなく、帯域外不要輻射を約20dB(約100倍)抑圧することに成功しました。
     

    図:リアルタイム波形整形装置を用いてUTW-OFDM方式を導入したLTEダウンリンクシステム実機評価系

    詳しい研究内容について


    第5世代移動体通信(5G)システム向け新通信方式UTW-OFDMの実証実験に世界で初めて成功 -LTEに対する簡単な信号処理追加のみで帯域外漏洩電力を大幅に抑圧-
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