サブテラヘルツ帯における６G向け広帯域移動伝送試験装置を開発し車両向け広帯域移動通信の基礎伝送に成功

2025/7/4
京都大学　原田博司研究室

国立大学法人京都大学大学院情報学研究科の原田博司教授、香田優介助教らの研究グループは、サブテラヘルツ帯（100 GHz帯）において6G向け広帯域移動伝送試験装置をソフトウェア無線技術により開発し、交差点から約200 m長にわたる車線上で、５G標準化で定められている通信仕様に準拠しつつ、国内の5Gに割り当てられている最大チャネル帯域幅(400MHz)の２倍以上(920MHz)を用いた広帯域移動伝送（伝送レート：1.7 Gbit/s）に成功しました。今回の成果により、交差点における定点映像に代表される車両向け認識情報を移動通信環境において高速に伝送し、より安全な交通社会を実現するための超高速無線通信インフラ構築に関する研究開発が促進するものと期待されます。

商用サービスが開始されている第5世代移動通信システム（5G）は、「高速・大容量」「低遅延」「多接続」といった特長を持ち、現在、個人ユーザーに対してのみならず産業や社会基盤を支える重要なインフラとして、さらなる高度化が期待されています。この高度化には、より広範な周波数資源の確保が不可欠であり、現在5G向けに割り当てられているSub-6 GHz 帯1および28GHz帯に代表されるミリ波帯の有効活用が重要です。しかし、5Gの普及と技術進展が進むにつれて、これらの周波数帯域でも将来的に逼迫する可能性があるため、新たな周波数資源の開拓が求められています。その有力候補として注目されているのが、100–300 GHzのサブテラヘルツ波です。この帯域は、現在の5Gで利用可能なチャネル帯域幅を大幅に上回る広帯域が確保できるため、高精細映像の無線伝送など、超高速通信技術の実現に向けて期待が高まっています。

一方で、サブテラヘルツ波は直進性が高く、基地局が見通せない環境では受信信号が大幅に減衰し、通信品質が著しく低下するという課題もあります。そこで近年では、比較的見通しが確保しやすい「車線上」にむけた通信に着目し、交差点の俯瞰映像などの車両認識情報を高精細に伝送することで、安全・安心な交通社会の実現を目指した、サブテラヘルツ波移動通信システムの研究開発が国内でも進められつつあります。しかし，現状は、5Gに準拠していない変調波のみの伝送や、5Gに準拠した波形を用いている場合においてもSub-6 GHz 帯で割り当てられている帯域幅を超えない狭い帯域幅での実証のみであり、第6世代移動通信システム(6G)に向け、５Gの標準方式に準拠しつつ、5Gで現在利用されている最大帯域幅(400MHz)を超える６G時代の信号の移動環境での伝送をサブテラヘルツ帯で実証し、カバーエリア等の知見を得る必要性があります。

現在5Gの標準化団体である3GPP（3rd-Generation Partnership Project）において、5Gで現在利用されている最大帯域幅を越えるために、5Gで用いられている直交周波数多元接続方式（Orthogonal Frequency Division Multiple Access: OFDMA）を構成する最小単位の周波数帯域幅を現状の120 kHzから、960 kHzにすることにより、最大帯域幅を現状（400MHz）の２倍（920MHz）にすることはできますが、これに対応した受信機をサブテラヘルツ帯の移動通信環境においても動作させる必要があり、伝送試験装置の開発が急務とされてきました。

今回開発した伝送試験装置を用いた検証から、道路環境において、現状の5Gチャネル帯域幅を超える広帯域5G信号伝送をサブテラヘルツ帯で行う際、受信機がきちんと構築されていれば、送信ビームを移動受信機に正確に追従しなくとも、受信機を200 mにわたり伝送可能であることが示されました。今回の成果により、交差点における定点映像に代表される車両向け認識情報を5Gの仕様に準拠しつつ高速に移動通信環境において伝送し、より安全な交通社会を実現するための超高速無線通信インフラ構築に関する研究開発が促進されると期待されます。また、サブテラヘルツ波を利用した車両向け移動通信システムのエリア構築を検討する際の参考データとして、将来的に産業界に大きく貢献することが期待されます。

詳しくは
https://www.dco.cce.i.kyoto-u.ac.jp/ja/PL/PL_2025_04.html
をご覧ください。