神田のガリレオ

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マルチアンテナ技術

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● 空間分割多元接続(SDMA)技術

 これからの無線通信では、ワイヤレスブロードバンドを実現するために複数のアンテナによる空間分割多元接続(SDMA)技術は必須の技術というご認識をもたれている方が非常に多くなってきました。

 この技術は、スマートアンテナで実現します。高周波領域で位相や振幅の重み付けを行ってきたフェーズドアレイのアレイアンテナにおいて、その位相や振幅の重み付けをディジタル信号処理の領域で行うことにより、通信相手の無線端末機器に鋭いビームを絞り込んだり、または、通信相手でない混信を与える無線端末機器方向には電波の放射を行わない(受信もしない)ことが現実に行えるようになってきました。

 世の中の流れが今までの無線通信方式だけでなく、アンテナの世界へ多元接続技術の併用を行うことにより、その効果は、無線通信方式 × アンテナの多元接続技術(SDMA)の乗算結果、大幅に回線効率が良くなる点に注目されている企業が増えてきていることを実感します。


● MIMO(Multiple Input Multiple Output)技術

 複数のアンテナを用いて、個々のアンテナの空間相関を低くとり、同一空間で、使用周波数帯域幅を広げることなく、送信アンテナの本数分だけ、情報を多く伝送できる技術です。例えば、最近では無線LANで製品の実用化が行われ、今まで54Mbpsであった伝送速度が、アンテナを増やしMIMO伝送を行うことによって、空間の電波の使用周波数帯域幅は変えずに、伝送速度を108Mbpsにしてしまいます。

 MIMO伝送も前述の空間分割多元接続(スマートアンテナ)技術も、アンテナを用いての通信容量増大の技術ですが、空間相関を高く取るスマートアンテナ(個々のアンテナの特性を揃える必要がある)と、空間相関を低く取るMIMO伝送は、相反する物理現象を用いていることが興味深いことです。

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● TD-CDMAのアイピーモバイルが破産

 3G携帯電話の新しいサービスとして、TD-CDMAを検討していましたアイピーモバイルでしたが、筆頭株主が,マルチメディア総合研究所→ 森トラスト → ネクストウエーブ・ワイヤレス → 再度,森トラスト へと変わっており,事業を展開するには厳しい状況が続いていたようです。とうとう、2007年10月30日に,東京地方裁判所に破産の申し立てをしたようです。負債総額は約9億円で、このうち約7億円は電波利用料ということでした。

 TDD方式を採用したこのTD-CDMA方式では、上りと下りの回線容量を非対称にでき、モバイルADSLに適しておりました。FDD方式のCDMAではクローズドループによる複雑なパワーコントロールが必要でしたが、TDD方式のCDMAでは上り回線と下り回線の周波数が同一(上り回線と下り回線の伝播損失が等しい)なので、基地局から制御信号を送るだけ(オープンループ)でパワーコントロールが可能で、韓国でのCDMA携帯電話の立ち上げのお手伝いをしてきた私、このパワーコントロールがなくなったら・・・と非常に興味深い方式でした。

 中国での TDS-CDMA は、システム、端末、チップセット、ソフトウェアを含めた準備は整っているようです。ワイヤレスストリーミング放送やワイヤレスブロードバンドなどのサービスが、この3Gネットワークを用いて10都市で展開されると聞いていました。一方で、 3Gを飛び越えて4G携帯電話サービスを2010年までに実用化する「FuTURE Project」という情報もあります。

http://www.boston.com/business/technology/articles/2007/01/29/china_launches_4g_before_3g_off_the_ground___media/?rss_id=Boston+Globe+--+Technology+stories

 アイピーモバイルに割り当てた2.0GHz帯( 15MHz帯域幅)が、現在、周波数が空いていますので、総務省は、その周波数帯を現時点の候補である、

  (1) モバイルWiMAX (インテルが提案)
  (2) IEEE 802.20 Wideband (クアルコム・ジャパンが提案)
  (3) IEEE 802.20 625k-MC (京セラが提案)
  (4) XGPHS (京セラが提案)
  (5) LTE (TDD,3.9G携帯電話,イー・アクセスが提案)
  (6) UMB (TDD, 3.9G携帯電話,クアルコム・ジャパンが提案)

の中から次世代無線の通信方式で活用できる制度を整え、2008年7月に免許交付の方針を決めて、今秋にも2.5GHz帯と同様に,比較審査で免許交付企業を決める予定です。

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 4Gというと携帯電話の延長線上という認識で私も居たのですが、最近では4Gの概念が変わりつつあるように感じます。移動通信の初期の頃の「いつでも どこでも だれとでも」のコピーが、IT通信では、「いつでも どこでも だれとでも なんでも(=マルチメディア)」となりました。

 最近のユビキタス通信のコピーである、「いつでも どこでも だれとでも なんでも どんな通信端末とも」が、4Gの新しい概念と捉えている方々とお目にかかることも多くなってきました。

 4Gと呼ばれる次世代携帯電話(Beyond IMT-2000やB3G(Beyond 3G))は,ITU-R(International Telecommunication Union Radiocommunications Sector)の2003年6月の勧告での「インターネットをネットワークとして、高速移動時に通信速度が100Mビット/秒,低速移動時に1Gビット/秒を実現するシステム」ととらえていらっしゃっる方々も多いと思います。しかし、ユビキタス通信のどんな「通信端末とも」を実現するために、ソフトウェア無線の技術を多用した、携帯電話と他のシステムを1台の端末の中に同居させて、その場で通信費用が最も安い接続相手と通信を始めるということや、また、4Gは、ワイヤレスブロードバンドのモバイルWiMAXだという方もいらっしゃっるようです。

 EE Times誌によると、QUALCOMM 社CEOのPaul Jacobs氏は,「4Gとは,異なる無線通信ネットワークをつなぎ、最も高いコスト効果で携帯端末と通信する技術」と述べているそうです。また、同誌によると、2006年の12月に香港で開催されたITU Telecom Worldで、「4Gライト」が話題になっていたようです。これは、20MHz帯域で、下り回線の通信速度は100Mbps、上り回線が50Mbpsよりは低速になるが、モバイルWiMAXや 3.5G携帯電話、無線LAN(Wi-Fi)などを接続できるようにするというものだそうです。

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 以下のURLで、最新情報(規格案など)を見ることができます。

・ 広帯域移動無線アクセスシステム委員会

http://www.soumu.go.jp/joho_tsusin/policyreports/joho_tsusin/bwa/bwa.html

・ UWB無線システム委員会

http://www.soumu.go.jp/joho_tsusin/policyreports/joho_tsusin/uwb_wlsystem/uwb_wlsystem.html

・ 433MHz帯アクティブタグシステムの制度の整備

http://www.soumu.go.jp/s-news/2006/061108_4.html

・ 携帯電話等周波数有効利用方策委員会

http://www.soumu.go.jp/joho_tsusin/policyreports/joho_tsusin/keitai_syuuha/keitai_syuuha.html

・ 電波有効利用方策委員会

http://www.soumu.go.jp/joho_tsusin/policyreports/joho_tsusin/denpa_riyou/denpa_riyou.html

・ 地上デジタルテレビジョン放送用上限周波数の見直しに係る周波数割当計画の一部変更案

http://www.soumu.go.jp/s-news/2006/060712_5.html

・ 局所吸収指針測定委員会

http://www.soumu.go.jp/joho_tsusin/policyreports/joho_tsusin/kyokusyo/kyokusyo.html

・ 5GHz無線アクセスシステム委員会

http://www.soumu.go.jp/joho_tsusin/policyreports/joho_tsusin/5ghz_musen/5ghz_musen.html

・ IPネットワーク設備委員会

http://www.soumu.go.jp/joho_tsusin/policyreports/joho_tsusin/ipnet/ipnet.html

・ 小電力無線システム委員会報告(案)に対する意見の募集

http://www.soumu.go.jp/s-news/2007/071101_1.html


☆ その他 ・・・ 読み応えのある Web Site

・ 「日本発 WCDMAの挫折」・・・ズッシリ読みごたえがあります。

http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/20070620/275348/?ST=keitai

・ 医療機器などに無線機器が及ぼす影響
  
 医療機器などに無線機器が及ぼす影響についてのガイドラインなどは、以下のURLを参考し似ています。

            http://www.emcc-info.net/others/others.html  

・ 高効率増幅器の歪補償

 WiMAXなどでの技術課題である高効率増幅器の歪補償は以下の論文が参考になります。

            http://www.apmc-mwe.org/mwe2005/src/TL/TL03-02.pdf

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 情報通信の研究者の方々も、ユビキタスの次は何かという2010年以降の情報通信の予測を始めている方が多いようです。いろいろな方々との雑談でも、その話題で盛り上がっています。

 2010年以降は以下のようになるだろうという話が主流のようです。移動端末をノートパソコンにたとえると、イメージが捉えやすいと思いますので、ノートパソコンという言葉を使います。

 .痢璽肇僖愁灰鵑砲魯▲廛螢院璽轡腑鵐愁侫箸鬚里擦覆い如▲優奪肇錙璽からとりこむ。ユーザはネットワークに接続でき、Webブラウザがあれば、ワープロ、表計算ソフト、プレゼンソフトなどは、自分の会社に居るときとかわらない環境で使用できる、いわゆるSaaS(Software as a Service)が拡大する。これは、アプリケーションソフトのみにとどまらずOSも含めてになるかもしれない。

◆.痢璽肇僖愁灰鵑離如璽燭魯蓮璽疋妊スクに記憶したものから、2006年6月に成立した金融商品取引法(日本版SOX法)でのデータ集約が始まったことがトリガーとなって、ネットワーク上のセンタで一括に蓄積する方向になるのではないかと言われています。

 上記の,鉢△鮗存修垢襪燭瓩法▲錺ぅ筌譽好屮蹇璽疋丱鵐匹妊蹈院璽轡腑鵐侫蝓爾全国規模で利用される。NGN構想で固定網との統合が始まると、現状のワイヤレスブロードバンドでの速度不足の不安も無くなるかもしれない。

ぁ.廛譽璽鵐控’宗淵痢璽肇僖愁灰鵑覆匹涼舎)が、どこのアクセスポイントに接続しているかの把握を行い、ネットワークの接続に制限をつける。

が、2010年以降の4つの柱といわれているようです。日経コミュニケーションの「新・モバイル革命のすべて」(ISBN978-4-8222-1078-6)が、このような特集の本のため、参考になると思います。

 また、これからのキーワードとして、超近距離無線ネットワークであるFMC(携帯電話を基地局と見なすフェムトセルとよばれる概念)やモバイルセントレックス、MVNOなどが話題になりそうです。

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