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NEC、基地局のアンテナを分散設置する技術を開発し5Gミリ波周波数帯の通信品質を向上

~自社施設内での実証実験により有効性を検証~

2020年1月24日
日本電気株式会社

NECは、5Gミリ波周波数帯(28GHz帯)の有効活用に向けて、業界で初めてミリ波(注1)の分散アンテナ技術を開発しました。本技術を活用してNEC玉川事業場の実験室で実証実験を行い、高速・大容量通信と安定した通信品質の両立を確認しました。

背景

5Gでは、4Gと比較して10倍以上高い周波数帯であるミリ波をはじめ幅広い周波数帯が利用され、高速・大容量・低遅延・多数接続などの特徴を活かしたサービスが期待されています。しかしミリ波の性質上、特に屋内では壁や設置物による遮蔽や干渉などにより通信品質が低下しやすくなるため、多数の基地局を設置し通信品質を確保する必要があります。また住居や工場など設置スペースに制限がある場所では、基地局の小型化も求められます。

開発した技術

NECはこのたび、5Gミリ波(28GHz帯)基地局の無線子局(RU: Radio Unit)において、分散したアンテナ素子間のデジタル協調技術を開発し、ミリ波による屋内モバイル通信の課題である、伝搬路の遮蔽や回折などを解決しました。本技術は多数の独立したアンテナを組み合わせて制御するマッシブ・マイモ(注2)を応用したもので、ミリ波の高速・大容量通信を安定した通信品質で実現する、NECの独自技術です。
また、分散配置したアンテナとコントロールユニットの接続に、複数の信号をひとつにまとめる周波数多重機を用いることで、アンテナ/コントロールユニット間を高周波ケーブルや光ケーブルで接続する場合に懸念される、減衰・同期・電源供給などの課題を解決するとともに、アンテナの設置容易性を実現します。さらに、NECの超小型マイクロ波通信システム「iPASOLINK(アイパソリンク)」で培った回路設計・実装技術により、アンテナの小型化(8素子搭載で5cm×2cm程度)を実現しています。

実証実験

NECは本技術の有効性を検証するため、昨年にNEC玉川事業場の実験室で実証実験を行いました。実験用に構築したシステムは、8か所に分散設置したアンテナ、アンテナを制御するコントロールユニット、それらを制御するベースバンド処理装置などで構成されています。
実験では、NECが従来からサブ6GHz帯およびミリ波帯で開発してきたデジタルビームフォーミング(注3)を28GHz帯のアンテナにも適用し、電波の空間合成と多重化を行うことで、高速・大容量通信に加え、伝搬路の安定化も実現しました。また壁や設置物による遮蔽、反射波による干渉などの厳しい伝搬環境や、複数端末が近接した環境でも安定した通信を実現しました。

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図1. 屋内におけるミリ波分散アンテナのイメージ図
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図2 オフィスを模擬した通信品質(注4)シミュレーション(赤矢印がアンテナ位置、青が良好な通信品質、黄が遮蔽や干渉による劣化箇所を示す)

NECは今後、オフィスビルや商業施設や工場など様々な環境で実証実験を行い、2020年内の商用化を目指します。

NECは本実証実験について、1月26日(日)~29日(水)まで米国・テキサス州サンアントニオで開催されるIEEE Radio Wireless Week 2020で発表します。また本技術を、2月24日(月)~27日(木)までスペイン・バルセロナで開催されるMWC Barcelona 2020で展示します。

NECは、2020年度までの3カ年の中期経営計画「2020中期経営計画」のもと、ネットワークの強みを活かした新たな領域におけるサービス事業を推進しています。本技術の開発により、ネットワークを柔軟に活用し、人・モノが生み出すデータを産業の枠を超え賢くつなぐ 「NEC Smart Connectivity」(注5)の提供を加速し、新たな社会価値を創造していきます。

以上

  • (注1)
    ミリ波
    サブ6GHzに比べて、波長が短いことにより距離あたりの減衰や遮蔽物による減衰が大きい、回折しにくい、反射や干渉による影響が大きい、などの課題がある。
  • (注2)
    マッシブ・マイモ(Massive MIMO)
    マイモ(Multipul Input Multipul Output)を高度する一つの実現形態であり、多数の独立したトランシーバの自由度を活かし、空間多重と無線伝搬路の品質安定性を同時に向上する技術。
    (参考プレスリリース)
  • (注3)
    デジタルビームフォーミング
    電波を空間合成し多重化することで、特定の方向に集中的に発射する技術。基地局と端末間の電波干渉を抑え、より遠くまで安定した電波を届けることができる。
  • (注4)
    デジタル変調信号の品質を計る指標(EVM:Error Vector Magnitude)を用いたシミュレーション。
    (参考)EVMの定義(3GPP規格)
    new windowhttps://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=3368
  • (注5)
    NEC Smart Connectivity
    NECが培ってきたネットワークの技術や関連ソリューションの知見・実績を活かした、ネットワークサービスの総称です。5GからWiFiまでネットワークを活用し、社会インフラや製造、リテールなど様々な領域において、これまでつながることのなかったサービス・データを安全に柔軟につなぎ、デジタルトランスフォーメーションを実現します。
    https://jpn.nec.com/solution/smart_connectivity/index.html

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TEL:03-3798-6141

NECは、社会ソリューション事業を推進する
ブランドメッセージ「Orchestrating a brighter world」のもと、
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様々な課題解決や社会価値創造に貢献していきます。
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