ドコモ5G 実 験 の 紹 介 岸 山 祥 久 株 式 会 社 NTTドコモ 5G 推 進 室
移 動 通 信 システムの 進 化 研 究 開 発 に 継 続 的 に 取 り 組 み 高 速 大 容 量 へと 着 実 に 進 化 5G 1G Analog 2G Digital 3G IMT-2000 LTE 4G IMT-Advanced LTE-Advanced 1980s 1990s 2000s 2010s 2020s 1
これまでのドコモ5G 研 究 活 動 2010 2011 2012 2013 2014 2015 5G 技 術 コンセプトの 検 討 July 2014 DOCOMO 5G White Paper Jul. 2015 5G Tokyo Bay Summit 2015 要 求 条 件 :embbとiot 5G = elte + New RAT Phantom cell + Massive MIMO Flexible duplex NOMA 5Gリアルタイムシミュレータ 開 発 Oct. 2013 CEATEC AWARD 2013 (MIC Minister s Award) 5G 伝 送 実 験 Dec. 2012 World-first 10Gbps @ 11GHz (DOCOMO, TITECH) Since May 2014 DOCOMO 5G experimental trials with world-leading vendors 2
5G Phased Evolution Concept 5G will evolve by incorporating new frequency bands and technologies in 2020 and beyond Future compatibility is key for system design to continue evolutions 2020 2025 2030 5G 5G+ Introduction of 5G New RAT (Tight interworking with LTE) Existing frequency bands New bands licensed by 2019 Unlicensed bands More higher & wider freq. bands +New bands licensed after 2020 More advanced technologies (Ex. massive MIMO for mmw, IoT optimizations on new RAT) Freq. Peak: Several Gbps Peak: Above 10Gbps
Key Technology Candidates for 5G in 2020 Technologies on new RAT Technologies on elte RAT and tight interwork New numerology Wider bandwidth and low latency f t New RAT Lean carrier design Less inter-cell interference, energy saving, good forward compatibility 5G (2020) 5G 5G 5G 5G 5G C/U-plane split (dual connectivity) elte/ new RAT (C/U-plane) NOMA on LTE Further cellular enhancement with massive connectivity LTE Massive MIMO/ beamforming Cell range extension Focusing on embb 5G (202X) 5G 5G-A 5G 5G-B5G-A New waveform Frequency/ time localization Frequency Integration of unlicensed spectrum Licensed band OMA New RAT (U-plane) Full coverage with Unlicensed band IoT f NOMA Intentional Non-Orthogonality IoT related LTE enhancements Low cost / Long buttery life devices f Improved spectral efficiency Time f
世 界 主 要 ベンダーとの 実 験 協 力 既 存 周 波 数 帯 高 周 波 数 帯 における 広 帯 域 幅 利 用 新 たな 実 験 協 力 (2015/7/22) UHF 帯 Ex. 800MHz, 2GHz 低 SHF 帯 3-6GHz 髙 SHF 帯 6-30GHz EHF 帯 > 30GHz Frequency ブ ロ ー ド バ ン ド 通 信 や M2M 通 信 に 適 した 新 し い 信 号 波 形 候 補 の 実 験 幅 広 い 周 波 数 帯 に 適 用 可 能 な 周 波 数 利 用 効 率 改 善 技 術 の 実 験 超 高 密 度 配 置 された 光 張 出 し 基 地 局 間 協 調 スケジューリ ング 実 験 超 多 素 子 アン テナによる 時 間 領 域 ビー ムフォーミング 実 験 無 線 技 術 の 実 験 新 無 線 インタ フェースのコン セプトと Massive MIMO 実 験 超 広 帯 域 ハイ ブリッドビーム フォーミング ビーム 追 従 制 御 実 験 広 帯 域 Massive MIMOビーム フォーミング ビーム 追 従 制 御 実 験 超 広 帯 域 シング ルキャリア+ ビームフォーミン グ 実 験 (6GHz 以 下 の 実 験 を 追 加 ) 5Gに 求 められる 多 様 な サービスと 利 用 シナリオを 考 慮 した 端 末 チップセット の 試 作 を 含 む 実 験 モバイルブロードバンドの 拡 張 を 考 慮 した 小 型 低 消 費 電 力 の5Gデバイス 実 装 の 実 現 性 を 検 討 する 実 験 様 々な 周 波 数 帯 無 線 通 信 手 段 を 効 率 的 に 利 用 する 技 術 や 画 像 応 用 技 術 を 用 いるソリューション の 実 験 高 周 波 数 帯 を 用 いた 超 広 帯 域 通 信 における 伝 送 特 性 の 評 価 技 術 の 検 討 や 伝 搬 特 性 の 測 定 実 験 など 5Gデバイスの 検 討 実 験 5G 通 信 システム 技 術 の 実 験 測 定 器 の 実 験 高 周 波 数 帯 を 用 いた Massive MIMOの 無 線 特 性 OTAの 評 価 に 向 けた 測 定 及 び 解 析 など 5
ドコモ 独 自 の5G 実 験 独 自 の 提 案 技 術 や 高 周 波 数 帯 の 伝 搬 特 性 の 解 明 に 向 けた 取 り 組 みについてもドコモ 単 独 での 実 験 を 実 施 中 既 存 周 波 数 帯 高 周 波 数 帯 における 広 帯 域 幅 利 用 UHF bands Ex. 800MHz, 2GHz Low SHF bands 3-6GHz High SHF bands 6-30GHz EHF bands > 30GHz Frequency
ドコモの5G 電 波 伝 搬 の 取 り 組 み 既 存 周 波 数 帯 高 周 波 数 帯 における 広 帯 域 幅 利 用 UHF 帯 Ex. 800MHz, 2GHz 低 SHF 帯 3-6GHz 高 SHF 帯 6-30GHz EHF 帯 > 30GHz Frequency 人 体 遮 蔽 損 失 の 測 定 と 理 論 解 析 @12,15,18GHz 帯 遮 蔽 損 失 [db] -5 0 5 10 15 20 Condition y s Tx 2m Rx 50c m 2 m x 遮 蔽 エリア 25-80 -60-40 -20 0 20 40 60 80 人 体 位 置, y [cm] 12GHz 15GHz 18GHz 人 体 遮 蔽 損 失 特 性 @2,26GHz 帯 粗 面 が 及 ぼす 影 響 @0.8, 2, 4, 26, 37GHz 帯 q in 26.4 GHz 2.2 GHz RMSE [db] Dh 30 37 GHz 25 20 0.8 GHz 2.2 GHz 26 GHz 15 10 5 4.7 GHz 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Roughness factor, Dh [mm] 損 失 特 性 の 測 定 (NTTとの 連 携 ) @0.8, 4, 8, 26, 37GHz 帯 伝 搬 損 失 [db] 距 離 [m] 7
高 周 波 数 帯 電 波 伝 搬 測 定 実 験 32 m 15 m 32 m Hatchobori -ni chome intersection LOS NLOS 1 10 m 5 m 10 m Kayabacho intersection 12 m NLOS 2 Tx NLOS 3 10 m 32 m 測 定 コース@ 東 京 日 本 橋 2.2GHz 242 m h t = 10 m h r = 2.5m 57 m 169 m 26.4GHz h t = 10 m h r = 2.5m 伝 搬 損 失 周 波 数 特 性 37.1GHz h t = 10 m h r = 2.5m 8
20GHz 帯 チャネルサウンダ 20GHz 帯 電 波 伝 搬 特 性 の 解 明 : 超 多 素 子 アンテナを 用 いた 高 分 解 能 測 定 (256 素 子 ) BS Antenna 12.3cm 中 心 周 波 数 19.85 GHz 伸 縮 式 アンテナ ポール( 最 大 10m) 制 御 & 解 析 装 置 12.3cm 7mm Antenna Element 帯 域 幅 送 信 電 力 送 信 アンテナ 受 信 アンテナ 50 MHz 1W スリーブアンテナ 使 用 256 素 子 (16 16, V 偏 波 ) 256 素 子 (16 16) 送 信 信 号 OFDM 測 定 項 目 電 波 伝 搬 損 失 到 来 方 向 遅 延 時 間 BS MS 3D 遅 延 プロファイル Relative Level[dB] 9
20GHz 帯 チャネルサウンダを 用 いた 伝 搬 測 定 実 験 風 景 屋 外 Open-space 環 境 の 電 波 伝 搬 の 実 験 の 例 遅 延 プロファイル Rx MS 到 来 角 10
5G 実 験 の 取 り 組 み 非 直 交 多 元 接 続 (NOMA) 既 存 周 波 数 帯 にも 適 用 可 能 な 容 量 増 大 技 術 非 直 交 性 を 許 容 する 電 力 領 域 でのユーザ 多 重 高 度 化 受 信 機 による 高 信 頼 受 信 OFDMA (LTE) NOMA f OFDMA(LTE) NOMA Intentional Non-Orthogonality f NOMA vs. OFDMA: ~60 % gain 11
NOMA 室 内 伝 送 実 験 下 りリンクNOMA (2-by-2 SU-MIMO, 3レイヤー 送 信 ) 基 地 局 移 動 局 (2 台 ) フェージングシミュレータ OFDMA (LTE) NOMA
NOMA 室 内 伝 送 実 験 下 りリンクNOMA (2-by-2 SU-MIMO, 3レイヤー 送 信 ) BS Transmitted Parameters IQ constellation OFDMA (LTE) NOMA Transmit power/spectrum allocation Power-domain Multiplexing Spectrum sharing (1:1) Power sharing (3.5:6.5) OFDMA (LTE) NOMA
NOMA 室 内 伝 送 実 験 下 りリンクNOMA (2-by-2 SU-MIMO, 3レイヤー 送 信 ) Throughput OFDMA (LTE) 18.5 Mbps SNR Received IQ constellation BLER Power delay profile
NOMA 室 内 伝 送 実 験 下 りリンクNOMA (2-by-2 SU-MIMO, 3レイヤー 送 信 ) Throughput SNR 29.8 Mbps NOMA Received IQ constellation Before SIC After SIC BLER Power delay profile
NOMA 室 内 伝 送 実 験 下 りリンクNOMA (2-by-2 SU-MIMO, 3レイヤー 送 信 ) OFDMA (LTE) OFDMA (LTE) NOMA NOMA 28.9 Mbps 18.1 Mbps NOMA vs. OFDMA: ~60 %ゲイン
5Gの 実 現 に 向 けたロードマップ 2010 2015 2020 5G 技 術 コンセプトの 検 討 5Gリアルタイムシミュレータ 開 発 本 年 度 5G 実 験 及 び 要 素 技 術 検 討 5G 研 究 プロジェクト 5G 標 準 化 商 用 化 17