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ブロードバンド無線LANにおけるOFDM方式の先駆的研究開発

世界初のパケットモードOFDM方式による高速無線LAN試作装置

図1 世界初のパケットモードOFDM方式による高速無線LAN試作装置

世界初のIEEE 802.11a準拠無線LAN試作装置

図2 世界初のIEEE 802.11a準拠無線LAN試作装置

 近年、無線LANのブロードバンド化が大きな課題となっている。守倉正博氏、溝口匡人氏、鬼沢武氏らは遅延波によるマルチパスフェージングに起因する品質劣化を克服し、限られた周波数帯域の中で効率良くブロードバンド無線通信を実現するため、それまでの主流技術であったスペクトル拡散CDMA技術やシングルキャリヤ伝送に等化器を組み合わせた技術に対して、高効率でマルチパスフェージング環境に強い変復調方式であるOFDM(Orthogonal Frequency Multiplexing)方式を無線LANに必須なパケットモードに適用するというチャレンジングな発想によって非常に優れた無線伝送技術を確立した。これにより、ブロードバンド無線LANにおけるOFDM方式の実現性、有効性が明確に実証され、その後のブロードバンド無線伝送研究の方向付けに大きく寄与した。

 OFDM方式は、従来、ディジタル放送分野において連続モードで用いられていた。本研究開発では、連続モードに比べ送信元や無線の伝搬路がパケット信号ごとに異なることから格段に難易度の高い無線LANのパケットモード用OFDM方式の復調技術について検討が進められた。パケットモードOFDM方式はその同期・復調の信号処理を極めて短時間に、かつ高精度に行う必要があり、従来困難であった受信パケット情報だけで復調を可能とする高精度な復調技術を提案した。これを理論的な解析、シミュレーションに加えて、実験的検証によって実現性を確認し、世界に先駆けてパケットモードOFDMによるブロードバンド無線LAN伝送技術の確立に成功した。また、この研究開発成果を元に標準化提案を行った。具体的には以下のような内容である。

 ①パケットモードOFDM方式の復調技術の先駆的研究

 いつ復調器に到来するか分からないパケット信号を適切に復調するためには、高速なシンボルタイミング検出技術、高精度なAFC(自動周波数制御)技術が必須となる。プリアンブル信号を2回繰り返し送信する本提案方式により、パケットごとに高速、かつ、高精度に同期処理が実現可能となった。また、高精度な誤り率特性を実現するために隣接サブキャリヤ間の相関を利用した適応チャネル推定技術、及び、位相トラッキング技術を提案しその優れた特性を実証した。

 ②先進的なパケットモードOFDM方式の提案と標準化

 本研究開発で検討を進めたパケットモードOFDM方式を無線LANの国際標準化団体であるIEEE802.11委員会へ提案し、複数他社の競合提案の中から5GHz帯の高速無線LAN標準で54Mbit/sの高速無線伝送を実現する802.11a規格の最終案として採択された。この研究開発成果は802.11a規格のほか、世界に広く普及している2.4GHz帯高速無線LANの802.11g規格でも採用されており実用的な貢献も大きい。更に、その後の超高速無線LAN、UWB(Ultra Wide-band)等の近距離無線、無線MAN(Metropolitan Area Network)、移動体通信の無線伝送方式にOFDM技術を適用する一連の研究開発の方向性を導いた。この研究開発成果が、その他の無線伝送技術に対するOFDM方式の優位性を示すこととなり、その学術的研究並びに実用化を促したといえる。

 以上のように三氏らはブロードバンド無線通信の先駆的な研究開発を進め、それを利用者に広く提供可能とした。

 この技術に対して、電子情報通信学会は、2006年、守倉正博氏、溝口匡人氏、鬼沢武氏に業績賞を贈った。


文献

[1] T. Onizawa, M. Mizoguchi, M. Morikura, and T. Tanaka、A Fast Synchronization Scheme of OFDM Signals for High-Rate Wireless LAN、1999年、IEICE Trans. on Communications, Vol.E82-B, No.2, pp.455-463, Feb. 1999
[2] 守倉正博、松江英明、IEEE802.11準拠無線LANの動向、2001年、信学論(B)、J84-B, 11, pp.1918-1927 (2001-11)
[3] Masahiro Morikura and Hideaki Matsue、Trends of IEEE802.11 based Wireless LAN、2001年、IEICE Trans. Commun. (Japanese Edition), J84-B, 11, pp.1918-1927 (2001-11)
[4] 飯塚正孝、溝口匡人、守倉正博、IEEE802.11a準拠高速無線LAN装置の開発、2001年、NTT技術ジャーナル、vol.13, no.6, --.83-87, 2001
[5] Masataka Iizuka, Masato Mizoguchi, and Masahiro Morikura、Development of IEEE 802.11a compliant high rate wireless LAN system、2001年、NTT Technical Journal (Japanese Edition), vol.13, no.6, pp.83-87, 2001

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ブロードバンド無線LAN、OFDM、無線通信システム、変復調
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