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ドコモ、アンテナ1本で4本分の Smart Vertical MIMO 開発。「ホンモノの4G」LTE−Advancedへ前進

Hiromu Tsuda, @boobyn
2013年11月15日, 午後03:35 in 3Gpp
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NTTドコモは、4Gの標準規格として2015年にも開始予定の LTE−Advanced に向けて、新たな通信技術「Smart Vertical MIMO」を開発しました。基地局のアンテナを効率化する技術で、ドコモでは今年7月と11月の屋外走行実験において、アンテナ1本で1.2Gbps 超を実現したと発表しています。

LTEは4Gじゃなかった


4G LTEという言葉が携帯各社のサービス名に踊り、あたかもLTEが4G(第4世代)であるかのようですが、正確に言えば、LTEは技術上、4Gではありません。LTEは当初、次世代の4Gにつなげるための役割として、また3Gの技術を最高まで高めたものとして、3.9Gと呼ばれていました。このためドコモでは、この3.9Gを「Super3G」と呼び技術開発を進めてきた経緯があり、ドコモの提唱した Super3G が今のLTEになりました。

しかし、ドッグイヤーやラットイヤー、はたまたインセクトイヤーなどと呼ばれるように、3Gの世界もまた、現実の時間軸よりも速く進むようになるのです。そこに技術的な進歩が伴っていればよかったのですが、3.9Gに位置づけられるLTEやWiMAX、3.5GのHSPA+までもがプロモーション的なキーワードとして、「4G」を冠するようになってしまいました。

その時点で明確に4Gが定義されていなかったのも1つの要因かもしれません。こうした事態を受けてか、2010年12月、ITU(国際電気通信連合)は、3GPP(標準化組織)系のLTE−Advanced や IEEE(同じく標準化組織)系のWirelessMAN-Advanced(WiMAX2)に加えて、LTEやWiMAXについても4Gと呼称してよい、と認める声明を発表しました。これが今の4G LTEであり、ドコモが自社のLTEサービス「Xi」を4Gと呼ばない理由とも言えます。

LTE−Advanced、MIMO、CA技術


LTE−Advancedでスループット1Gbps超を実現するには、一度に複数のアンテナをつかむ必要があります。ホースがだいたい同じ太さなら、1本のホースより4本のホースを束ねて水を流した方が一度にたくさんの水が送れます。同じように、複数の電波を束ね、見かけ上大量の通信を行う技術を MIMO (マイモ)と言います。

例えば、4 x 4 のMIMOといった場合は、送信と受信する側にそれぞれ4つのアンテナが必要になります。送受信のアンテナ数がそろう必要はなく、4本の送信アンテナに、2本の受信アンテナなら、2本で受けて、送信側に残った2本は別の端末への送信に振り分けられます。

なお、LTE-Advancedでもう一つ期待される高速化技術が、キャリアアグリゲーション(CA)というもの。こちらは異なる周波数帯域を束ねて高速化するというもので、異なる複数の川から水をひいてくるような技術です。



ドコモが今回実験に成功したSmart Vertical MIMOは、基地局側4つのアンテナから送信する電波をたった1つのアンテナで実現するというものです。これまでも偏波技術によってアンテナ2本相当にまでは実現できましたが、さらに、アンテナを上下に分けて偏波技術が使えるよう開発しました。

ただし、1つのアンテナを2つに分けるわけですから、アンテナの性能は劣化します。さしている傘が半分のサイズになるようなもので、エリアが狭くなってしまいます。このため、Smart Vertical MIMOでは、通信状態が悪い場合、上下に分けたグループを解除するといったように、ユーザーの通信状況にあわせて切り替えられるようになっています。



実験では、Smart Vertical MIMO基地局1つに対し、測定車両2台を走行。1つのアンテナを上下分割し、偏波技術によって4つのストリームを構成し、2人のユーザー(測定車両)
に合計で1.2Gbpsを達成。

メインの局舎と光ファイバーで結び、子局をコンパクトにできる光張出し基地局用無線装置は各社が導入しているとはいえ、基地局は用地の確保や設置までに相当な時間がコストがかかり、新たにアンテナを増やすのは簡単ではありません。アンテナが1本にできるとすれば、省スペース化と低コスト化に期待が持てるといえるでしょう。




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