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ドコモ5G実験の紹介
岸山 祥久
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移動通信システムの進化
1980s
1990s
2000s
2010s
2020s
1G
Analog
3G
IMT-2000
4G
IMT-Advanced
LTE-Advanced
5G
2G
Digital
LTE
IMT-Advanced
LTE-Advanced
IMT-2000
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
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
1
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2
これまでのドコモ5G研究活動
2010
2015
July 2014
DOCOMO 5G White Paper
Dec. 2012
World-first 10Gbps @ 11GHz
(DOCOMO, TITECH)
Oct. 2013
CEATEC AWARD 2013
(MIC Minister’s Award)
Since May 2014
DOCOMO 5G experimental trials
with world-leading vendors
Jul. 2015
5G Tokyo Bay Summit 2015
2011
2012
2013
2014
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
５Ｇ伝送実験
要求条件：eMBBとIoT
5G = eLTE + New RAT
Phantom cell + Massive MIMO
Flexible duplex
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2020
2025
2030
5G+
5G
5G will evolve by incorporating new frequency bands and technologies
in 2020 and beyond
Future compatibility is key
for system design to continue evolutions
5G will evolve by incorporating new frequency bands and technologies
in 2020 and beyond
Future compatibility is key
for system design to continue evolutions
5G Phased Evolution Concept
Freq.
More higher & wider freq. bands
More advanced technologies
（
Ex. massive MIMO for mmW,
IoT optimizations on new RAT）
Peak: Several Gbps
Peak: Above 10Gbps
・
Existing frequency bands
・
New bands licensed by 2019
・
Unlicensed bands
Introduction of 5G New RAT
+New bands licensed after 2020
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Massive MIMO/
beamforming
Cell range extension
Improved spectral efficiency
Wider bandwidth and
New numerology
Wider bandwidth and
low latency
LTE
New RAT
f
t
New waveform
Frequency/ time localization
Frequency
Time
Lean carrier design
Less inter-cell interference, energy
saving, good forward compatibility
5G 5G 5G 5G 5G
5G 5G-A 5G 5G-B5G-A
5G (2020)
5G (202X)
Key Technology Candidates for 5G in 2020
Technologies on new RAT
Technologies on eLTE RAT and tight interwork
Integration of
unlicensed spectrum
Licensed
band
Unlicensed
band
f
C/U-plane split
(dual connectivity)
eLTE/ new RAT
(C/U-plane)
New RAT
(U-plane)
NOMA on LTE
Further cellular enhancement
with massive connectivity
Intentional Non-Orthogonality
f
NOMA
f
OMA
IoT related LTE
enhancements
Low cost / Long buttery life devices
Focusing on
eMBB
Full coverage with
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世界主要ベンダーとの実験協力
5
既存周波数帯
高周波数帯における広帯域幅利用
Frequency
低SHF帯
3-6GHz
髙SHF帯
6-30GHz
EHF帯
> 30GHz
UHF帯
Ex. 800MHz, 2GHz
新無線インタ
フェースのコン
セプトと
Massive
MIMO実験
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
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
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
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
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
広帯域
Massive
MIMOビーム
フォーミング、
ビーム追従制
御実験
新たな実験協力
（2015/7/22）
無線技術の実験
（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
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
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
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
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
超広帯域シング
ルキャリア＋
ビームフォーミン
グ実験
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ドコモ独自の５Ｇ実験
既存周波数帯
高周波数帯における広帯域幅利用
Frequency
Low SHF bands
3-6GHz
High SHF bands
6-30GHz
EHF bands
> 30GHz
UHF bands
Ex. 800MHz, 2GHz
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
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
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ドコモの５Ｇ電波伝搬の取り組み
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既存周波数帯
高周波数帯における広帯域幅利用
低SHF帯
3-6GHz
高SHF帯
6-30GHz
EHF帯
> 30GHz
UHF帯
Ex. 800MHz, 2GHz
Frequency
損失特性の測定（ＮＴＴとの連携）
＠0.8, 4, 8, 26, 37GHz帯
人体遮蔽損失の測定と理論解析
＠
12,15,18GHz帯
-5
0
5
10
15
20
25
-80 -60 -40 -20
0
20
40
60
80
人体位置
, y [cm]
遮
蔽
損
失
[d
B
]
遮蔽エリア
12GHz 15GHz 18GHz50
c
m
Rx
Tx
2
m
2m
x
y
Condition
s
人体遮蔽損失特性@
2,26GHz帯
伝
搬
損
失
[
d
B
]
距離[m]
26.4 GHz
2.2 GHz
inq
h
D
粗面が及ぼす影響
＠0.8, 2, 4,
26, 37GHz帯
0 5 10 15 20 25 30 0 0.5 1 1.5 2 2.50.8 GHz 2.2 GHz
4.7 GHz
37 GHz
26 GHz
R
M
S
E
[
dB
]
Roughness factor, Dh [mm]
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測定コース＠東京・日本橋
2.2GHz
26.4GHz
h
t
= 10 m
h
r
= 2.5m
h
t
= 10 m
h
r
= 2.5m
37.1GHz
h
t
= 10 m
h
r
= 2.5m
伝搬損失周波数特性
Hatchobori
-ni chome
intersection
Kayabacho
intersection
LOS
NL
O
S 3
Tx
169 m
32 m
242 m
NL
O
S 1
15 m
32 m
32 m
57 m
10 m
12 m
10 m
5 m
10 m
NL
O
S 2
高周波数帯電波伝搬測定実験
8
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20GHz帯チャネルサウンダ
9
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）
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
MS
12.3cm
1
2
.3
c
m
Antenna Element
7mm
中心周波数
19.85 GHz
帯域幅
50 MHz
送信電力
1W
送信アンテナ
スリーブアンテナ
使用
受信アンテナ
256素子
（
16×16,
V偏波）
送信信号
ＯＦＤＭ
256素子(16×16）
■測定項目
・電波伝搬損失
・到来方向
・遅延時間
制御＆解析
装置
伸縮式アンテナ
ポール（最大
10m）
BS Antenna
R
el
at
iv
e
L
ev
el
[d
B
]
3D遅延プロファイル
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20GHz帯チャネルサウンダを用いた伝搬測定
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屋外Open-space環境の電波伝搬の実験の例
Rx
MS
実験風景
遅延プロファイル
到来角
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Intentional Non-Orthogonality
f
NOMA
f
OFDMA(LTE)
NOMA vs. OFDMA:
~60 % gain
OFDMA (LTE)
NOMA
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
11
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下りリンク
NOMA (2-by-2 SU-MIMO, 3レイヤー送信)
OFDMA
(LTE)
NOMA
基地局
移動局
(2台)
フェージングシミュレータ
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BS
Transmitted Parameters
下りリンク
NOMA (2-by-2 SU-MIMO, 3レイヤー送信)
NOMA
OFDMA (LTE)
Power-domain
Multiplexing
Transmit power/spectrum allocation
IQ constellation
Power
sharing
(3.5:6.5)
Spectrum
sharing
(1:1)
OFDMA (LTE)
NOMA
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下りリンク
NOMA (2-by-2 SU-MIMO, 3レイヤー送信)
OFDMA (LTE)
Throughput
BLER
SNR
18.5 Mbps
Received IQ constellation
Power delay profile
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下りリンク
NOMA (2-by-2 SU-MIMO, 3レイヤー送信)
NOMA
29.8 Mbps
Throughput
BLER
Power delay profile
SNR
Received IQ constellation
Before SIC
After SIC
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NOMA
OFDMA (LTE)
下りリンク
NOMA (2-by-2 SU-MIMO, 3レイヤー送信)
18.1 Mbps
28.9 Mbps
NOMA vs. OFDMA:
~60 %ゲイン
OFDMA (LTE)
NOMA
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