原田博司教授の研究グループ(京都大学)による、IEEE Open Journal of Vehicular Technology (2023年9月) に掲載された論文「Super-Large-Coverage Standardized Wireless Communication System and Its Implementation in VHF Band for IoT and V2X」は、VHF帯(100-300MHz付近)を次世代の広域IoTおよびV2X(車車間・路車間通信)に活用する革新的な内容です。
この研究の核心は、これまで放送用や公共無線に使われてきたVHF帯に、高度な通信規格(IEEE 802.16n / ARIB STD-T103)を適用し、5G/6Gを補完する「超広域・堅牢なインフラ」を構築することにあります。
1. 研究の背景と目的
5Gや6Gが使用するUHF/SHF帯(数GHz以上)は、高速大容量ですが、直進性が高く「遮蔽物に弱い」「距離が伸びない」という特性があります。
そこで、「回折(回り込み)に強い」VHF帯を用いることで、以下の3つのユースケースの実現を目指しています。
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IoT通信: 都市全体や山間部を最小限の基地局でカバーする。
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モバイル通信: 高速移動中でも途切れない広域通信。
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V2X: 山影や交差点の死角を越えて車両同士が繋がる安全運転支援。
2. 論文で示された主な成果
① 超広域カバレッジ(10km超)
シミュレーションと実機を用いた実証実験(WRANプロトタイプ)により、10km以上の距離でも数Mbpsの伝送レートを維持できることを証明しました。これは、UHF帯を用いる既存のシステム(数百m〜数km)を大幅に上回るカバー範囲です。
② 高速移動体への対応(V2X)
OFDMA方式を採用し、VHF帯特有の「周波数選択性フェージング」や、高速移動による「ドップラーシフト」を補償する独自のチャネル推定技術を導入。時速100km以上の移動環境でも安定した通信性能を確認しています。
③ ARIB T103 / IEEE 802.16n の実装
標準規格である「ARIB STD-T103(日本のVHF帯公共ブロードバンド移動通信システム)」および「IEEE 802.16n(高信頼性ネットワーク)」に基づいたシステム実装を行い、その実効性を学術的に評価しました。
3. 技術的仕様の比較(目安)
| 項目 | VHF帯 IoT/V2X (本研究) | 一般的な5G/V2X (UHF帯) |
| 周波数 | VHF (100-300MHz帯) | UHF (5.9GHz / 4.7GHz等) |
| 伝送距離 | 10km以上 (超広域) | 数百m 〜 2,3km |
| 障害物耐性 | 非常に高い (建物や山を回り込む) | 低い (直進性が高い) |
| 通信速度 | 数Mbps (必要十分な帯域) | 数百Mbps 〜 Gbps (超高速) |
| 用途 | 広域監視、農場、災害対策、死角検知 | 自動運転、エンタメ、高精度地図 |
4. この研究がもたらすインパクト
この論文は、単なる理論ではなく**「実用可能な標準規格の評価」**である点が重要です。
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「隙間のない」V2X: 都市部での建物の影や、郊外の山道など、5Gが届きにくい場所をVHF帯が補完することで、自動運転の安全性を劇的に高めます。
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災害に強いインフラ: 基地局の数が少なくて済むため、災害時の広域連絡網として非常に低コストかつ強靭なシステムを構築できます。
次のステップとして、より詳細に知りたいことはありますか?
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物理層の技術詳細: チャネル推定アルゴリズムやダイバーシティ方式について。
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実証実験のデータ: 実際のフィールドテスト(京都大学周辺など)でのパケット成功率などの数値。
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今後の実用化展望: このVHF帯通信が日本のどの周波数割り当てで使われようとしているのか。
出典:Google Gemini
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