Ultra WideBand(UWB)のワイヤレス技術の基礎と最先端動向
講師：河野隆二横浜国立大学大学院工学研究院知的構造の創生部門 電気電子と数理情報分野（工学部電子情報工学科）教授）
5月9日のIECPコロキウムは、横浜国立大学大学院 工学研究院 知的構造の創生部門 電気電子と数理情報分野（工学部電子情報工学科）の河野隆二教授による、次世代の無線通信技術として期待されているUWB（ウルトラワイドバンド［Ultra WideBand］）についての講演であった。河野教授がUWBの早期の実用化に向けて、研究・開発・標準化すべてのフェーズにおいて第一線で活動している立場から、UWBの特徴、課題、技術特性、最先端動向についての説明があった。以下はその概略である。
UWBは、従来の無線技術に比べ、きわめて広い帯域（GHzオーダ）を利用し、通常の無線通信で用いられる搬送法ではなく、短パルスを用いて、きわめて低い送信出力により通信する無線技術である。
UWBの主な特徴として、大容量多元接続・超高速伝送（数百Mbps）が可能、既存の通信システムとの与干渉・被干渉が少なく共存できる可能性が高い、端末が複数の経路から同じ電波を受信してしまうマルチパスに強い、小型・低消費電力のシステム構築が可能、等があげられる。主な用途としては、ワイヤレスPAN（パーソナル・エリア・ネットワーク）、高速無線LAN、さらに通信以外でも、測位・測距が可能なので、自動車の衝突防止センサ等にも応用ができる。
課題として、電波政策の面からは非常に広い帯域幅の周波数を使用することから専用帯域の確保が困難であり、既存の通信システムの帯域と重畳することになるため、低電力の干渉に対して敏感な既存のシステム（電波天文観測、GPS［Global Positioning System］、UMTS［Universal Mobile Telecommunications System］、航空システム、医療無線）との共存を考慮する必要がある、通信距離が最大10m程度と短い（先にUWBの商用を認可している米国の連邦通信委員会［FCC］の基準に従った場合）、等があげられる。米国では、2002年2月にFCCがUWB技術を用いた製品の販売・利用を認可したが、既存のシステムと干渉を起こさないように、放射電力の制限を設けている。また、技術の面からも非常に短いパルスを発生させる装置や超広帯域アンテナの製造、システム内・システム間の干渉の回避等の課題がある。
UWBはその特性上、既存のシステムとの干渉が大きな課題となるが、その対応策としてSoft-Spectrum Adaptationという技術がある。この技術は、物理的にアンテナ等の装置を変更することなく、ソフトウェアにより、他のシステムと干渉を起こさないように、パルスの波形を成形するものである。パルスの波形の成形にはいくつか方法がある。そのうち、マルチバンドにより行う方法は、一定の帯域を複数のサブバンドに分けて、シンセサイザのように複数のパルスの波形を重ね合わせて任意のパルスの波形を作り出すことにより、そのサブバンドごとに制限を満たそうとするものである。
Soft-Spectrum Adaptationを用いると、ソフトウェアにより任意にパルスの波形を成形できるため、新しいシステムが出てきてパルスの波形を変えなくてはならない場合でも対応できるし、各国によって異なる放射電力の制限が設けられた場合にも、柔軟に対応できる。
UWBの実用化に向けては、米国においては前述のとおり、すでにUWB技術を用いた製品の販売・利用が認可されているが、日本においても独立行政法人の通信総合研究所が中心となり、民間企業とUWB共同研究開発コンソーシアムを立ち上げ、超広帯域ワイヤレスアクセスシステムの研究開発、オープンアーキテクチャ化、国内制度化、国際標準化・国際協調等に取り組んでいる。また、2002年9月に総務省の情報通信審議会に、「UWB無線システムの技術的条件」について諮問されており、2003年9月には一次答申が出される予定である。
以上、河野教授が述べたように、UWBは技術的課題・制度的課題があるものの、通信速度、既存の通信システムとの共存の可能性等の面から将来性は高いと考えられる。
ユビキタスネットワーク社会の実現に向けて、電波の周波数帯域の効率的な活用が喫緊の課題となっているが、現行の電波利用の実態を前提とすると、既存の利用者の関係等から短期間で効率的な周波数の割り当てが実現されることは困難である。UWBはそういった状況の中で、比較的短期間のうちに効率的な電波利用を実現しうる手段の一つとして今後の展開に注目したい。
渡会俊輔（GLOCOM主任研究員）
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