6G／テラヘルツの取り組み

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© SoftBank Corp. 2023 自己紹介 ◆ 名前 ◆ 矢吹歩（やぶきあゆむ） ◆ 経歴 ◆ 2007年 WILLCOM新卒入社 → 2011年SBに吸収合併 ◆ 次世代PHSの基地局・端末の受け入れ試験（デバッグ） ◆ AXGPネットワーク立ち上げ（実フィールドでの性能測定） ◆ MassiveMIMOの実証実験, 3.5GHz-LTEの実証実験 ◆ Cloud-Gaming サービスの立ち上げ ◆ テラヘルツ通信の基礎研究 ◆ 主な専門分野 ◆ 無線通信の物理層（MIMO, 電波伝搬）〜L3まで ◆ 趣味 ◆ スプラトゥーン3（クラブラ無印）、ミニ四駆（片軸派） © SoftBank Corp. 2023

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© SoftBank Corp. 2023 9 9 通信方式はOFDMAで完成を迎えた形周波数あたりのデータ密度はもう上がらない。 => 新周波数の開拓によって通信速度を向上 4G 2010年代 OFDMA 5G 2020年代 OFDMA Sub6＋ミリ波 700MHz〜3.5GHz 6G テラヘルツ波 2030年代＊4G／5Gは日本の通信事業者に割り当てられている全国免許の周波数幅の合計。 6Gは割当周波数幅の予測。 4G以降の通信方式

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© SoftBank Corp. 2023 「5G」と「ミリ波」「mmW」とも書かれ 5Gでは「10Gbpsを実現できる」と期待されている。波長が 1mm ~10mm 程度のため、その単位から「ミリ波」という呼び名が付いている。正しくは、30 GHz 以上が「ミリ波」に相当するが世間一般的に、なんとなく 10 GHz以上は「ミリ波」と呼ぶ雰囲気になっている。 10 超高速 10Gbps 超低遅延 <1msec 多数同時接続 5Gに求められる無線性能

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© SoftBank Corp. 2023 1MHz 1GHz 10GHz 100GHz ~10THz 100THz 1000THz 短波 / VHF / UHF マイクロ波ミリ波赤外光可視光紫外光テラヘルツ波人によって100GHz ~ 300GHz はミリ波, 300GHz ~ 3THz はサブミリ波と呼んだり 100GHz ~ 500GHz はサブテラヘルツと呼んだりする正直、はっきり決まっていないけれど最近は 100GHz ~ 10THzを”テラヘルツ”と呼ぶ人が増えてきた

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© SoftBank Corp. 2023 ※ WRC (世界無線通信会議)で固定/移動通信向けに特定されている周波数マップ 100 GHz 150 GHz 200 GHz 250 GHz 300 GHz 350 GHz 400 GHz 450 GHz 365 - 450GHz 94GHz幅 252 - 296GHz 44GHz幅基本的に、電波天文の分野でしか使われていない周波数であり通信利用で見たときに競合がない。 100Gbpsを越える速度を狙うには、10GHz幅を超える広い周波数を利用することになるため、250GHz以上の周波数が狙い目。 200GHz以下は、4GHz ~ 12.5GHz幅と周波数が断続的に空いている状態。 250GHzを越えると数十GHz幅の帯域が連続で確保可能テラヘルツは桁違いに広い

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© SoftBank Corp. 2023 15 4G 5G 6G 20MHz 最大100MHz 幅まで Carrier Aggregation 可能 100MHz(Sub6), 400MHz(mmW) 最大800MHz 幅まで Carrier Aggregation 可能 2.16 GHz (IEEE 802.15.3d) 最大 69GHz幅までBonding可能 ※ 1チャネル当たりの最大帯域幅 6G向けのキャリア幅

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© SoftBank Corp. 2023 16 中国 Huaweiが220GHzで屋外通信実験日本 NTTが300GHzで固定通信ドコモが110GHzで屋外実験 SBが300GHzで通信実験 NICTの委託研究で300GHzを開拓欧州 Hexa-Xで300GHzの研究 imecが140GHzの半導体アンプ(InP)の研究 R&Sが158GHzで屋外伝搬実験エリクソンがCosmoteとW-Bandで通信実験韓国サムスンが140GHzで屋内通信実験 US FCCが95GHz-3000GHzを実験用に開放 Qualcommが145GHzで屋外通信実験世界的に見ると、テラヘルツの研究開発は 140 - 160GHzで進んでおり 250GHz以上はもう少し先のロードマップ。日本とドイツが研究を先行。 ITU-Rでは、2027年頃から IMT-2030が規定され 100GHzを超える周波数利用が本格化する見込み世界でも進むテラヘルツ開拓

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© SoftBank Corp. 2023 19 19 伝搬による減衰が大きい距離10ｍに対する減衰(自由空間) 2.5GHz : 約60dB 300GHz : 約100dB 増幅できない 100GHzを超えると、これまでの半導体では十分に信号を増幅できない。「テラヘルツギャップ」というものが知られていて、光の技術も電波の技術も弱い。反射・散乱の特性が未知電波のように、壁も通過するのか？光のように、ガラスしか透過しないのか？電波がどこで反射するのか、どこからやってくるのかがわからず、どう設計したらいいか不明ビームフォーミングの処理が大変ビームフォーミングが必須なことは明確しかし、帯域幅は広く、アンテナも増やすとなると、信号処理が追いつかない懸念 WiFiの1万倍減衰が大きいエリア構築に向けた課題

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© SoftBank Corp. 2023 21 21 装置の構造導波管一次放射器（ホーンアンテナ）反射板が回転 (最大600 rpm以上) モータービームの方向周波数変換器信号入力装置外観 <特長> ⚫ 開発に時間がかかる、高周波のビームフォーミング技術を早期に実現 ⚫ Phased Array Antennaでは実現できない、360度方向のビーム走査を実現 ⚫ 通常の回転アンテナではありえない、高速回転を実現通常何十分もかかる測定を、1分以下に短縮 ⚫ 上部の反射鏡を取り替えることで、ビームの形を変えることが可能 ⚫ 低コスト、低電力アンテナ開発の紹介①：回転反射鏡アンテナ