モバイル通信システム（13） 「まとめ」と「今後の動向」 水野

各講義の概要 ガイダンス 通信と品質： 回線設計とは。C/N(搬送波電力対雑音電力比）の求め方。 雑音電力： ①干渉雑音、②熱雑音、③歪み雑音、④受信システム等価雑音 電波（第一部）：静電気からマクスウェルの方程式まで。　「タイタニック#1」 電波（第二部）：マクスウェルの方程式から平面波まで。　「タイタニック#2」 アンテナ： 各種アンテナと電波伝播 ディジタル化： 各種信号のディジタル化【①フーリエ級数展開、②サンプリング定理】、と多元接続（FDMA,TDMA,CDMA) 変調と復調#1：変調【①フーリエ変換、②AM変調、③FM変調、④位相変調】 変調と復調#2：変調【①QPSK、②QAM、③BERとEb/No】 誤り訂正と等化：①畳み込み符号、②ARQ 増幅器： 増幅器と無線周波数（無線通信免許の要否） 回線設計演習：衛星通信、第三世代携帯電話の簡易な回線設計を行う。 まとめ：

回線性能（回線設計の式） 総合C/N (C/N)-1total = (C/N)-1up + (C/N)-1down C/N = EIRP - Loss + Gant - kTsysB (dB) or C/N = EIRP - Loss + G/T - k - B (dB) k : 1.38 x 10-23 (J/K) または- 198.6 (dBm/K/Hz) これは重要。試験に出します。 C/N:Carrier to Noise (Power) Ratio 搬送波電力対雑音電力比

今後の動向 無線資源（周波数）の有効利用 空間の活用 偏波（水平偏波、垂直偏波） 直交性の活用（OFDM: Orthogonal FDM) １Hzあたりの情報量増加 空間の活用 周波数の繰り返し利用 ゾーンの利用

技術マッピングと動向 利用環境 (モビリティ） 伝送速度 高速化 高速で便利なﾜｲﾔﾚｽｱｸｾｽへのﾆｰｽﾞ ・高速・広帯域：>100Mbit/sの次世代広帯域ﾜｲﾔﾚｽｱｸｾｽ ・ﾕﾋﾞｷﾀｽ：いつでもどこでも、人・物・情報に自在にｱｸｾｽ ：運用・計画中 2001年 2005年 2010年 利用環境 (モビリティ） セルラ （大） ：研究開発目標 2001.6 新世代ﾓﾊﾞｲﾙ委員会 ～64/384kbit/s 第4世代 第3.5世代 IMT-2000 （２GHz） 公衆移動通信網と連携した ﾕﾋﾞｷﾀｽｻｰﾋﾞｽの実現 ～30Mbit/s ～100Mbit/s 高速化 ～2Mbit/s 構内ﾎｯﾄｽﾎﾟｯﾄ （中） 2002年 2005年 2001.5-9広帯域移動ｱｸｾｽｼｽﾃﾑ委員会 無線LAN （2.4GHz） 高速移動無線ｱｸｾｽ(MMAC) ローミング （5GHz） （25GHz） 1-11Mbit/s ⇒20Mbit/s 6-54Mbit/s ⇒100Mbit/s 100-400Mbit/s 屋内 ﾎｰﾑ （小） 超高速無線LAN （60GHz） 156Mbit/s⇒1Gbit/s 100kbit/s 1Mbit/s 10Mbit/s 100Mbit/s 1Gbit/s 伝送速度

特徴的な技術；SDM-COFDM A S B 概要 実現機能 特徴 SDM-COFDM (Space Division Multiplexed-Coded OFDM） 光サービスに相応しい100Mbit/sを越える超高速ワイヤレスアクセス技術 移動環境（周波数選択性ﾌｪｰｼﾞﾝｸﾞ） 特徴 送信 受信 ●COFDM技術(Coded Orthogonal Frequency Divison Multiplex) 家庭・オフィスの厳しい電波伝搬を克服し、高利得誤り訂正とFFTを用いたマルチキャリア変復調により高速・高品質な無線信号伝送を実現 ●SDM技術(Space Division Multiplex) 同一区間で同一周波数を用いて２以上の異なる信号の伝送を実現 ●適応制御技術（リンクアダプテーション） パラメータを適応的に制御し、電波の受信状態に応じて、一定品質を保ちつつスループット化を最大化 送受信にN（≧２）のアンテナを配置 同一周波数帯でNの信号を送信 Sを推定しもとの送信信号を分離して復調 = S - 1 B A T R 22 21 12 11 100Mbit/sの高速アクセスに必要な周波数帯域 SDM-COFDM 従来技術：60-80MHz 20MHz SDM-COFDM技術により、20MHz帯域で最大100Mbit/s（第4世代移動通信の目標値と同等）の超高速ワイヤレスアクセスを早期に実現

特徴的な技術；SDR (Software Defined Radio) 目標； ソフトウェア無線技術を用いた小型・低消費電力な携帯端末の実現 ワイヤレスアクセスのシームレスな利用 ＮＴＴでの現状；既存プログラマブルデバイスを用いたフィージビリティスタディ 　　　　～PHS方式/無線LAN（11Mchip/s, DSSS方式）の機能をCPU/DSP/FPGAで実現～ ●柔軟にIF/BBディジタル信号処理を行う FR-PPP*を開発（任意のクロックに対応、かつ従来の1MHzを22MHzに広帯域化） ●PHS方式でリアルタイム通信確認 ●無線LAN ●無線ダウンロード機能の実装 外部 I/F部 DSP部 CPU部 VME bus Ethernet ISDN網 音声･ﾍﾞｱﾗ MMI ﾏﾙﾁﾊﾞﾝﾄﾞ RF/IF部 A/D,D/A 変換部 FR-PPP 部 66±11MHz 1.5/1.9/2.45GHz 22±11MHz 12 試作機ブロック図 *) FR-PPP: Flexible Rate Pre-/Post-Processors （拡散・逆拡散、チャネル分波、波形成形等の高速リアルタイム信号処理を行うプロセッサ）

実現方法（サブアレー構成とＳＴＣ*を適用） 特徴的な技術；Smart Antenna アンテナ指向性によりユーザを分離し、加入者容量を増大 （ＳＤＭＡ：Space Division Multiple Access） 高精度指向性制御技術 実現方法（サブアレー構成とＳＴＣ*を適用） 時空間・符号化技術を駆使して高精度に伝搬環境を推定し、ユーザ間の干渉を低減可能な指向性を適応的に生成。 （１）同一指向性のサブアレー　　　　構成を採用 サブアレーの指向性制御により伝搬環境推定時の干渉を抑圧 （２）サブアレー間にＳＴＣを適用 情報区間の信号も利用した高精度の伝搬環境推定により環境変動に追従 ユーザ分離特性 STC信号#2 User#1 (BPSK信号） User#2 (QPSK信号） User#1 （各端末にビームのピークを向ける） 従来方法 STC信号#1 STC信号#1 STC信号#2 User#2 ＮＴＴ技術 （３）伝搬環境推定結果をフィードバックし、　　サブアレーの指向性制御に反映 (*STC:Space Time Coding)

大型宇宙構造物技術 （イメージ図） 極限宇宙構造の構築に必要な構造コンセプトの創出 アンテナ利得の飛躍的な向上 大型宇宙構造物技術　（イメージ図） 極限宇宙構造の構築に必要な構造コンセプトの創出 アンテナ利得の飛躍的な向上 インフレータブル要素を用いた極限軽量とコスト低減 大規模化、高精度化、高信頼度化のための要素技術の研究

まとめ 周波数高度利用の動向 システムを意識させないサービス 制度面での新展開 周波数利用効率の向上 面的利用度の向上 指標の変化 アナログ-ディジタル（ASK - PSK - QAM ) 面的利用度の向上 小ゾーン化　-　セクタ　-　ビーム利用 指標の変化 bit/sec/Hz - (b/s)*利用者数/km2 システムを意識させないサービス ﾌｧｲﾊﾞ・無線、移動・固定、通信・放送の融合 システム間ローミング “ソフト”な端末の実現 制度面での新展開 利用者に優しい、“アンライセンスバンド”の活用

講義の最後にあたり 講義概要 技術の流れ 定期試験 第3/4回、第7/8回はかなり高度な内容を学習 時間を見つけて復習し、理解しておいて欲しい 技術の流れ 昔の技術者は何を解決しようとしたのか、その流れを理解 「次は君達の番だ！」 定期試験 各講義最後の「練習問題」、「演習」が出来るようにしておく。

ユビキタスサービスの利用イメージ ワイヤレス端末の家庭NW間・企業NW間等のローミングによるユビキタスサービスの実現 広帯域ワイヤレスアクセスを利用した家庭・オフィスの高速ネットワーク化の促進 インターネット 複数情報の入口 コンピュータ マルチサービスNW 安価で高速なIPサービス ﾈｯﾄﾜｰｸのﾜｲﾔﾚｽ端末ﾛｰﾐﾝｸﾞｻｰﾋﾞｽ 　　ﾜｲﾔﾚｽ端末の高付加価値化 PC 公衆移動通信NW ディスプレイ DVD VTR Adhoc 衛星 部屋内通信 品質制御機能 認証/位置管理機能 課金機能 光ファイバ メタリック 部屋間通信 ディスプレイ ①屋外公衆 CATV AP 壁越え通信 ⑤家庭 ④知人の家 ローミングによるユビキタスサービス 広帯域サービスを「いつでも、どこでも」 家庭・オフィスで同じ端末をワイヤレスで利用 来客も基地局を利用 ②駅・空港・Café等のﾎｯﾄｽﾎﾟｯﾄ ③オフィス