2016年1月12日（水）は八戸工業大学工学部電気電子システム学科の講義室で情報通信法規という授業にてNTT docomoの奥村幸彦先生の講義を聴講しました。もちろんHIT Teamたねちゃんメンバーも複数の人がこの講義を受講しています。 その講義の最後に、日本が誇る携帯電話の父と呼ばれている奥村善久先生の話を聞くことが出来ました。ちなみに、この講義の講師の奥村幸彦先生は奥村善久先生とは直接の親類ではありませんが、善久先生が受賞時にNTTグループとして関係省庁および報道機関と対応する必要があり、善久先生の秘書的な役割で様々なお仕事に当たられたそうです。

皆さんは携帯電話サービスは、どの国が世界で最初に商用化されたかご存知でしょうか？正解はなんと日本なんです。1979年12月3日、世界初の準マイクロ波（UHF）帯セルラー方式による商用自動車電話サービスを東京23区で開始しました。

この事業に多大な貢献をしたとして、金沢工業大学名誉教授で電電公社OBの奥村善久先生が工学界のノーベル賞とも言われているチャールズ・スターク・ドレイパー賞を2013年に受賞されました。受賞理由は、自動車・携帯電話ネットワーク・システムおよび標準規格に対する先駆的貢献です。

とても名誉なことなので、NTT docomoからもプレスリリースがされています。

2013年2月19日のNAE表彰メダル授与の様子です。

授与されたメダルと表彰状です。同時受賞者は、北欧・ノルウェーの研究者Thomas Haugさん、AT&Tの研究者のJoel Engelさん、Richard Frenkielさん、世界で始めて携帯電話でAT&Tのライバルと電話した元Motorola（モトローラ）社員のマーティン・クーパー(Martin Cooper)さんという、そうそうたる顔ぶれです。

奥村先生の具体的な受賞理由として １．VHF・UHF帯移動無線での電波伝搬特性の解明と奥村カーブの確立 2.大容量・広域自動車電話方式の構想および実用化計画の策定 があげられます。

1962～1965年当時は電卓も無かった時代ですから、真空管製の測定器を三菱のバスに積み込み、ペンレコーダで受信電界強度を記録しつつ、都市部の電波伝搬特性を記録していたそうです。そしてこれらの測定結果を都市の形状等で分類して図にまとめたものが、無線通信関係者にはとても有名な奥村カーブです。奥村カーブは都市部では自由空間伝搬損失がそのまま適用できず、建物による遮断や散乱の影響で、受信電界強度が下がることを示しており、この図は現在でも、携帯電話サービスを構築時のシステム設計のよりどころとされています。

さらに、当時の電電公社の無線通信技術といえば、YRP野比駅にある横須賀通研（今はNTT未来ねっと研究所でしょうか？）が総本山みたいなイメージがありますが、奥村先生は武蔵野通研の移動無線研究室長として、大容量・広域自動車電話システムの研究実用化を牽引されました。また、昭和46年6月にAT&Tベル研究所に訪問し、セルラー方式の研究についてベル研メンバーと議論をしたそうです。そのメンバーに今回の受賞者2人が含まれています。

その後、電電公社・電気通信研究所における8年の研究開発を経て、セルラー方式が1979年に東京で世界で始めて実用化されました。現在検討されている第5世代（5G）の携帯電話システムも、この奥村先生たちの成果である第1世代（1G）の技術を引き継いでいるとも言えます。

写真は総務大臣からの表彰で、協同研究者の岡山大学教授・秦 正治先生です。

秦 正治教授の功績は、こちらに詳しく書かれています。そんな奥村善久先生が、なんと2016年1月13日（水）19:00からのテレビに出演するそうです。日本テレビの「１億人の大質問！？笑ってコラえて！」の新コーナー「ノーベル賞じゃないけどノーベル賞くらいスゴい賞を取った日本人の旅」です。

ちなみに、八戸工大の柴田幸司先生は、金沢工業大学の学部4年生の時に奥村善久先生の研究室に配属され、卒業研究として移動体通信における電波伝搬の研究の指導を受け、当時は測定車で金沢市内を走り回りながら、NTT移動体無線網・金沢西念基地局から発射される800MHz帯の電波における市街地の受信電界強度を奥村カーブとフィッティングさせていました。その時に、当時就職部長でもあった善久先生の紹介で、Z研究が行われていた静岡県島田市の生まれだったこともあり、主にマイクロ波帯の無線通信システムやその構成部品の開発を行っている島田理化工業という会社を推薦していただき、1993年に島田理化に入社して上司から電磁波工学やアンテナ、マイクロ波技術を学びつつ、19GHz帯高速無線LANシステム(VJ25 System)や携帯電話基地局や衛星搭載用コンポーネントの開発などに携わりました。そして、退社後の現在も無線通信やミリ波レーダーに関する研究を続けているそうです。講義とは直接関係ありませんが、下記は柴田先生が2013年11月29日（金）のマイクロウェーブ展MWE2013という展示会で展示委員会委員という仕事の合間の奥村先生の講演時に20年ぶりに再会し、一緒に撮っていただいたツーショット写真だそうです。

これも何かの縁を感じますね。 これを期に、よりいっそう世の中のためになることをしていかなければと誓う、HIT Teamたねちゃんメンバーなのでした。

ICTで地域の活性化を目指しているHIT Teamたねちゃんは、2015年12月7日（月）には、モバイル技術と地域おこしの融合の勉強のため、八戸工業大学工学部電気電子システム棟にて行われた「次世代モバイル通信5Gの最新研究開発動向」と題した講演会を聴講しました。

今回の講師は株式会社NTTドコモ　先進技術研究所　5G推進室　5G方式研究グループリーダ　主幹研究員で奈良先端科学技術大学院大学の教授も兼任されている奥村幸彦先生で、司会は電気学会東北支部青森支所長を務めている花田一磨先生です。HIT Teamたねちゃんメンバーも5人もの学生が次世代ICTの勉強のため講演会に参加しました。

奥村先生は第3、4世代携帯電話システムの開発を歴任され、現在は第5世代携帯電話システムの開発をされていると共に、3GPP 第3世代(3G)移動体通信システムの標準化プロジェクトにて、日本国を代表して各国の代表と第4および5世代携帯電話に使われるシステムや、さらに高い周波数帯の標準化の交渉を行っているとても凄い人です。

講演内容としては、まずは携帯電話の第1世代から現在、さらには未来までの変遷についてです。第1、2世代までは日本の独自システムでしたが、第3世代からは標準化されて世界共通で使えるようになりました。

現在の携帯電話システムは４G（第四世代）と呼ばれ、3.9GのLTEからさらにキャリアアグリゲーションやMIMOなどを追加し発展させたLTE-Advancedとして、全国に展開しているそうです。さらにスモールセルやC-RANアーキテクチャの導入により、より高速かつ高効率なモバイルインターネットアクセスを目指しているとのことです。

高度化C-RANの特徴としては、信号処理部を根元に一元化しているため、マクロセル、マイクロセル、フェムトセル間を端末がハンドオーバーしても極めてスムーズな通信が実現できることです。これにより山の手線内でも高い実効速度を実現できます。

5Gが目指す性能要件は大容量、超高速に留まらず、IoT（Internet of Things）を見越した超大量デバイスからの接続の対応と省電力と低コスト化、遠隔医療などにも応用可能な1mS程度の超低遅延の実現など多岐にわたります。

これらの開発の加速と実現のため、世界の主要な無線データ通信の国際会議で議論がなされており、docomoも日本の代表として提案などを行っています。

さらに飛躍したモバイルインターネットの発展のためには従来のLTEの枠組みにとらわれず、新しいRadio Access Technology,　New RATも検討がなされています。

また、5Gの要求条件を満たすためには複数の技術を組み合わせる必要があり、たとえば従来の周波数領域での直交変調だけでなく、時間領域での変調も考慮したシステムも検討されているとこのとこです。

これらの要素技術の一例としてMassive MIMO技術があります。マッシブには大規模、沢山という意味があり、空間での伝送ストリーミングを多重化するだけでなく、多素子アレーアンテナによりビームを狭め伝送距離も伸ばし、ビームフォーミングにより基地局と端末間との効率的な電波伝搬を実現することができるそうです。

たとえば街中に配置したスモールセルと端末が狭ビームでデータのやり取りを行うことでスループットの向上を目指します。

マッシブMIMOでは多素子のアンテナを配置するため、波長と素子間隔の関係からマイクロ波・ミリ波などより高い周波数を用いる必要がありますが、自由空間での伝搬損失は周波数に比例して大きくなる性質があります。しかし多素子でビームを狭めることにより、実際にはオムニアンテナなど低利得なアンテナを用いた場合よりも伝搬距離を伸ばすことが可能になります。

これらを応用することで、たとえば過疎地や山間部でも、従来はマクロセルから道沿いにある程度ビーム幅を狭めて放射していたものを、マクロセルのアシストを受けながら道沿いに設置されたスモールセルが、ビームフォーミングにより端末とのより高効率な接続を実現できるそうです。私は連れの実家が青森市浪岡の山間にあるため、この話はより現実的なものとして聞くことが出来ました。

また、マッシブMIMOは基地局－端末間の接続に留まらず、従来は光バックボーンやエントランス回線が担っていたバックホールリンクとしても使用できる可能性を秘めています。

さらに先ほども述べたように、より柔軟な接続を実現するため、直交多重だけでなく時間領域での変調も考慮した非直交多重NOMAへの対応も検討中です。

一方、マイクロ波・ミリ波など周波数が高く波長の短い電磁波の移動体通信としての商用利用はまだほとんど行われていないことから、建物での粗面散乱や樹木損、降雨減衰、人体遮蔽損など、シミュレーションや実測で実際のシチュエーションを仮定して解明していく必要があります。

これら実際の街中などでの電波伝搬やシステムの状況、ネットワークの状態をすべて含めた形で通信速度や遅延などを一元的に可視化した状態で確認できるシミュレータをNTTドコモで開発し、様々な分野で利用しています。都市部の一例として、新宿でスマートフォンなどを用いて動画ストリーミングを受信している時の状況をシミュレーションした結果が以下の図で、LTE-Advancedや５Gを想定した通信状況の確認を目指しています。

これは、2020年のオリンピックなどを想定した５Gによる大規模人数を収容した施設での快適なモバイルネットアクセスを実現するためのシステムの実現構想です。数万人規模の観客が一斉に携帯電話回線にアクセスし動画のダウンロードを行えるような検討を行っています。この様に、NTT docomoではオリンピックを一つの区切りとして、各国から来日されるお客様に日本の無線通信技術の優位性をアピールすべく、大きな目標を持って研究開発に取り組んでいるとのことです。

さらに、これらを実現するためには世界の各企業との協業が必要で、以下の図のパートナーとともに次世代技術の開発にあたっていくとのことです。

私は去年も奥村先生のご講演を八戸工大で聞いていますが、まずスライドや講演内容が去年とまったく異なることにびっくりしました。また、昨年度にも提案されていて、その時にはこんなの本当に実用になるのかなぁと思いながら聞いていたマイクロ波帯のマッシブMIMOシステムがすでに実用化のためのさまざまな実証試験が行われており、実現可能性の極めて高いものであると知ったことです。

ICTはハードウェアも含め、極めて開発進捗の早い世界であることを実感しました。さらに、奥村先生のご講演を聞いていると、ご講演で提案されているシステムが5年、10年後には確実に実現されているのではと確信できるようにもなりました。

質問タイムでは、モバイルインターネットで色々と出来るようになるとアプリケーションとしてのアイデアが大事で、それらのアイデアの発掘を考える土壌を育成するため、NTT docomoとしてアイデアソンやハッカソンを企画運営しているとのことでした。

ちなみに私は10年くらい前に報道2001という番組における政策の説明で、元マッキンゼーで自民党に所属されている茂木敏充さんが使っていた、三段ロケットという言葉が好きです。1段目、2段目と燃料が充填されたブースターで加速して、燃料が空になったらそれらのブースターは外し、衛星となって次のフェーズに進んでいくというのは、どの世界でも飛躍するために行われる手法ということでしょか？

今回の奥村先生のご講演では、携帯電話システムの未来だけでなく、将来に渡って生き残っていけるグローバルな視野での仕事への取り組み方についても教えて頂き、このことについて深く考える良いきっかけとなりました。