はじめに
6Gテック部無線デバイス技術担当の松平です。 本記事は「電子情報通信学会(以下IEICE)総合大会参加レポート」シリーズの記事です。
ドコモでは研究・開発活動の一環として、IEICE総合大会に参加しました。研究発表やパネルディスカッション、講演などを通して、研究成果の共有や技術議論を行っています。
本記事では、その中でも「ミリ波などの高い周波数を使った通信を、より使いやすくするための新しい仕組み」に関する取組みをご紹介します。
この記事を読むと、次のようなことが分かります。
- なぜ次世代通信では「高い周波数」が重要なのか
- 壁などの空間を活かして通信エリアを広げるアイデア
- 今後の通信サービスにつながる研究の方向性
技術背景と課題
なぜ「高い周波数」を使うのか
スマートフォンや動画配信、クラウドサービスの普及により、通信で扱うデータ量は年々増えています。 次世代の 5G以降（B5G／6G） の通信では、これまで以上にたくさんの情報を、同時に、安定して届けることが求められています。 その解決策の一つが、ミリ波と呼ばれる高い周波数帯の電波を使うことです。 ミリ波は、一度に多くのデータを送れるという大きなメリットがありますが、一方で課題もあります。 ミリ波は直進性が強く、壁や物陰があると通信が届きにくいという特徴があり、屋内や複雑な空間での利用が難しいという問題があります。
研究内容（提案手法）
電波を「流して」「必要な場所で届ける」
そこで私たちは、空間領域に分散された新たな無線ネットワークトポロジー（NRNT: New Radio Network Topology）の構築によって、電波を伝える仕組みに着目しました。 その一つが、誘電体導波路（以下、導波路）と呼ばれる構造です。 これは、特殊な樹脂素材を使って電波を内部に閉じ込め、ケーブルのように電波を伝える技術です。 この導波路に小さな部品（誘電体小片）を付けることで、必要な場所だけに電波を放射し、通信エリアを作るという考え方を検討しています。 これにより、電波障害物となる壁に囲まれた空間など、これまで電波が届きにくかった場所にも通信エリアを形成できる可能性があります。
新しい工夫：「イメージ導波路」
従来の導波路は、
- 導波路は外部に電波を漏洩しながら伝送するため、導波路の設置に十分なスペースが必要になるという課題
- 壁面に設置した場合、電波が壁方向にも放射し不要放射となってしまうという課題
がありました。
そこで提案したのが、「イメージ導波路」という新しい構造です。 これは、導波路の片側を金属面に接するように配置することで、
- 設置スペースを半分程度に抑えられ、壁や天井などに貼り付けられる
- 不要な方向への電波の放射を減らせる
といったメリットが期待できます。 つまり、省スペースで効率よく通信エリアを作れる仕組みです。
評価・結果
今回の発表では、コンピュータ上でのシミュレーションを通じて、
- 電波が狙った方向にのみ放射されていること
- 従来構造と比べて、電波の放射効率が向上すること
を確認しました。
専門的な数値や計算は省きますが、 「導波路と同等以上の通信性能を、よりコンパクトな構造で実現できる」 という点が、大きな成果です。
学会での議論
学会当日は、およそ2~30人の方にご聴講いただき、
- イメージ導波路をケーブルとして用いた場合の損失
- 小片による電波の放射性能
などについて、多くの質問や意見が寄せられました。これらの議論を通じて、自身では気づいていなかった視点を得ることができ、大変有意義な機会となりました。 特に今回はシミュレーション結果を中心とした報告であったため、実際に試作した装置を用いた実験結果を見てみたいという前向きな意見を頂いた点が印象的でした。 学会発表を通じて得られたこれらの気づきを今後の研究に活かし、より良い試作と検証を進めていきたいと考えています。
まとめ・今後の展望
本記事では、IEICE総合大会にて
- ミリ波を効率よく使うための新しい導波路構造を提案し
- 省スペースで通信エリアを作れる可能性を報告した
という点を紹介しました。 今後は、実際に試作した装置を使った実証実験を進め、 より現実的な利用シーンでの検証を行っていく予定です。
研究者コメント
次世代通信では、「どこでもつながる」だけでなく、 「空間をどう使って、どう電波を届けるか」も重要になります。 今回の研究が、将来の通信サービスや新しい体験につながる一歩になればと考えています。
