6G 無線スペクトル: 単なるミリ波の未来ではない

今日の 6G 通信の研究では、無線スペクトルの重要な部分、つまり周波数範囲 3 (FR3) 帯域が無視されています。この欠点の一部は、約 6 ギガヘルツから 24 ギガヘルツの範囲のこのスペクトル領域を研究するための実行可能なソフトウェアおよびハードウェア プラットフォームが不足していることによるものです。しかし、新しいオープンソースの無線研究キットがその方程式を変えようとしています。そして、先週主要な業界カンファレンスで発表されたそのキットを使用して実施された研究は、将来の 6G ネットワークでこのスペクトル帯域が実現可能であるという証拠を提供します。

実際、これは間違いなく通信業界の再評価の瞬間を示しているとも言えます。これらの関係者によれば、高帯域幅の 6G の将来は、完全に困難なミリ波ベースのテクノロジーを中心にしているわけではない可能性があります。その代わりに、6G には、最終的にはより身近でアクセスしやすい高帯域幅のマイクロ波スペクトル技術が導入される余地が十分に残されている可能性があります。

FR3 帯域は、ミリ波周波数 (30 ～ 300 GHz) にわずかに近いマイクロ波スペクトルの領域です。 FR3 は現在、衛星インターネットや軍事通信でもすでに非常に普及しています。将来の 5G および 6G ネットワークが FR3 帯域を既存のプレーヤーと共有するには、通常の高速応答のスペクトル ホッピングを実行できるほど機敏な通信ネットワークが必要です。

しかし、スペクトルホッピングは、ミリ波スペクトルの一部の部分に固有の物理的欠点によって引き起こされる問題よりも解決が容易である可能性があります。これらの欠点には、範囲の制限、不十分な浸透、見通し内動作、より高い電力要件、および天候の影響を受けやすい。

Pi-Radio のニューフェイス

今年初め、ニューヨーク州ブルックリンに本拠を置く新興企業 Pi-Radio (ニューヨーク大学タンドン工学部からのスピンオフ) は、通信研究開発用の無線スペクトル ハードウェアおよびソフトウェア キットをリリースしました。 Pi-Radio の FR-3 は、FR3 帯域専用に開発されたソフトウェア無線システムである、と同社の共同創設者 Sundeep Rangan 氏は述べています。

「ソフトウェア無線は基本的に、あらゆる種類の無線技術を実験および構築するためのプログラム可能なプラットフォームです」と、NYU Wireless のアソシエート ディレクターでもあるランガン氏は言います。 「システム開発の初期段階では、すべての研究者がこれらを必要とします。」

たとえば、Pi-Radio チームは、モバイル Pi-Radio 受信機によって取得された測定値から FR3 アンテナへの方向を推測する 1 つの新しい研究結果を発表しました。これは、パシフィック グローブで開催された IEEE Signal Processing Society の信号、システム、コンピュータに関するアシロマ会議で発表されました。 10月30日、カリフォルニア。

Pi-Radio の共同創設者であり、ミラノ工科大学の准教授でもあるマルコ・メッツァヴィッラ氏によると、チームがアシロマで発表した初期段階の FR3 研究により、研究者は「 [signal] これらの周波数での伝播を解析し、それを特徴づけ、理解し、モデル化することが可能になります…そしてこれは、これらの周波数での将来の無線システムの設計に向けた最初の足がかりとなります。」

現在の研究活動とは無関係であるノースイースタン大学ワイヤレス モノのインターネット研究所の博士研究員パオロ テストリーナ氏は、研究者たちが最近 FR3 を再発見したのには十分な理由があると述べています。 「現在、通信用のスペクトルが不足しているため、通信事業者や研究者はこの帯域に目を向けるようになっており、この帯域なら現在の既存帯域と共存できると考えられています」と彼は言う。 「このバンドではスペクトル共有が鍵となります。」

ランガン氏は、Pi-Radio の構築に基づいた研究が、FR3 帯域でのネットワーク構築のより基礎的な側面と、将来に向けた Pi-Radio の独自の周波数ホッピング研究プラットフォームの具体的な実装の両方について、今年初めに出版されたと指摘しています。ワイヤレスネットワーク。 (両方の論文は IEEE ジャーナルに掲載されました。)

「周波数ホッピングがあれば、遮断に対する耐性のあるシステムを入手できることを意味します」とランガン氏は言います。 「しかし、たとえ他の方法で攻撃されたり侵害されたりしたとしても、これにより、携帯電話インフラストラクチャには通常存在しなかった新しいタイプの次元が実際に開かれる可能性があります。」つまり、FR3 が無線通信に必要とする周波数ホッピングにより、ハッキング防止の層が導入され、ネットワーク全体が強化される可能性があります。

代替品ではなく補完品

パイラジオチームただし、FR3 は無線スペクトルの他の新しいセグメントに取って代わったり、取って代わったりするものではないと強調しています。たとえば、ミリ波 5G の導入は現在すでに進行中であり、将来の 6G に向けてその範囲とパフォーマンスが拡大することは間違いありません。そうは言っても、FR3 が将来の 5G および 6G 周波数帯の利用をどのように拡大するかは、まったく書かれていない章です。無線周波数帯としての FR3 が消滅するか、離陸するか、あるいはその中間の快適な場所を見つけるかは、部分的には、FR3 がどのように研究開発されるかにかかっています。現在、Pi-Radio チームは次のように述べています。