京都大学の原田博司教授(および水谷圭一助教ら)の研究グループが開発したUTW-OFDM(Universal Time-domain Windowed OFDM:ユニバーサル時間軸窓直交周波数分割多重)は、5G(第5世代移動通信システム)向けに提唱された革新的な通信方式です。
最大のポイントは、**「既存のシステム(LTEなど)と互換性を保ちつつ、電波の“漏れ”を劇的に抑える」**点にあります。
UTW-OFDM の主な特徴とメリット
1. 帯域外不要輻射(電波の漏れ)の大幅な抑制
従来のOFDM方式では、信号を切り替える際に波形が急激に変化するため、割り当てられた周波数帯の外側に「不要な電波(サイドローブ)」が漏れ出てしまいます。これが隣り合うチャンネルへの干渉原因となります。
UTW-OFDMは、**時間軸窓処理(Windowing)**という手法を使い、波形の端を滑らかにすることで、この漏れ電力を約20dB(約100倍)も抑圧することに成功しています。
2. 計算量が少なく、実装が容易
5G候補だった他の方式(FBMCなど)は、非常に複雑なフィルタ処理が必要で、デバイスへの負荷が高いという課題がありました。
対してUTW-OFDMは、「時間軸での窓かけ」というシンプルな信号処理のみで実現できるため、計算量が非常に少なく、スマートフォンなどの小型デバイスでも実装が容易です。
3. 現行方式(LTE/4G)との高い互換性
これが実用上の大きな強みです。UTW-OFDMは、現在使われているLTE(CP-OFDM)の仕組みをベースにしているため、既存の通信機に少しの修正(ソフトウェアアップデート等)を加えるだけで導入可能です。
なぜこの技術が必要なのか?
5G以降の世界では、膨大な数のデバイスが同時に通信を行うため、周波数を「隙間なく」ギチギチに並べて使う必要があります。
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超高密度配置: 電波の漏れが少なければ、隣のチャンネルとの「ガードバンド(空き地)」を狭くでき、より多くのデータを送れます。
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多様なニーズ: 低速なIoT機器から高速な4K/8K配信まで、異なる性質の通信を同じ帯域で共存させるために、干渉を抑えるこの技術が重要視されました。
実証実験の成功
2017年には、原田教授らのグループが世界で初めて実機を用いた実証実験に成功しており、LTEのスループット(通信速度)を落とすことなく、不要輻射だけを大幅にカットできることを証明しています。
さらに詳しく知りたい情報はありますか?
例えば、他の5G候補方式(UFMCやFBMC)との技術的な違いや、現在のローカル5Gでの活用状況などについてもお答えできます。
https://www.youtube.com/watch?v=FOfp_K_358s
この動画では、原田教授自身が5Gに向けた技術革新や、UTW-OFDMがどのように周波数資源を有効活用するかについて詳しく解説しています。
出典:Google Gemini
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