ミリ波通信（IEEE802.11ad、WiGig）

近年周波数の枯渇や大容量データ通信の必要性などの理由から60GHz帯のミリ波通信の必要性が叫ばれ、標準化が進んでいる。

主な規格としては、
・　IEEE802.11ad
・　WiGig
・　WirelessHD
・　ecma international
となるが、今回は802.11adとWiGigに関して、その標準化動向や技術内容に関して俯瞰していきたい。

各規格を見る前に、ミリ波の周波数の状況だが、日本でも、以前から特定小電力無線局として59～66GHzが割当てられていたのだが、これを２GHｚ分拡張し、57～66GHzが使用できるようになった。


こうすることにより、欧州などと歩調がとれ、協調運用が可能だ。これにより、デバイス開発などが容易になる。ミリ波伝送の周波数プランは、国際的に
チャネル１：中心周波数58.32GHz、帯域幅2160MHz

チャネル２：中心周波数60.48GHz、帯域幅2160MHz

チャネル３：中心周波数62.64GHz、帯域幅2160MHz

チャネル４：中心周波数64.80GHz、帯域幅2160MHz

となっており、日本は全て対応出来る形になっている。ちなみにヨーロッパでも全て、北米や韓国はチャネル１～３が対応可能、という形だ。

さて、話を規格の方に戻そう。


802.11adは先の記事でも示したが、11acのミリ波版とも言える方式だ。
http://lteltelte-lteworldsituation.blogspot.com/2011/10/ieee.html

もともと、802.15.3cで規格していたのもを一本化したものと言われているが、シングルキャリア方式とOFDM方式両方をもつ、ちょっと今までにない方式だ。概要とまとめると（あくまでも現時点でのドラフト5.0でのものだが）、

帯域：　2160MHz

シングルキャリアサンプリング周波数：　1760MHz


OFDMキャリアサンプリング周波数：　2640MHz

プリアンブルSync長：　コントロールPHY３８repetition、
他のMCSでは１４repetitiion（Golaycodeを使用）

プリアンブルSFD（start Frame delimiter)：コントロールMCSには、128長のGolayシーケンスを２つ、高レートMCSには128長Golayシーケンスを１つ。


プリアンブルCES（channel estimation sequence)：128のガードインターバルに続く８つの128長のGolayシーケンス（シングルキャリアでも、OFDMでも同様）が２つ。

コントロールPHY（MCS-0）：32 Golay 拡散、Pi/2 DBPSK 、短縮された LDPC コード


OFDM FFT サイズ：512

シングルキャリア変調：Pi/2 DBPSK、Pi/2 BPSK、Pi/2 QPSK、Pi/2 16QAM
OFDM変調：SQPSK、QPSK、16QAM、64 QAM

誤り訂正：リードソロモン 208/224、BC8/16、LDPC 1/2, 3/4, 5/8, 13/16

となる。

また、11adはミリ波なので、どうしても電波の遮蔽が厳しくなるが、これの解決策として11nなどの規格（6GHz未満）への高速ハンドオーバなども機能も有している。

次にWiGigに関してだが、WiGigにはWiGigアライアンスがあり、その業界標準化を虎視眈々と狙っている。WiFiアライアンスとの協業やWiGig仕様の一部IEEE802.15.3c仕様の踏襲、また11adの標準化に寄与するなど、ミリ波通信の業界標準に向けて準備万端といった形だ。

WiGigの一番の特徴はなんといってもIPだけでなく、無線で機器とつなげることができる、ことであろう。ePCIやUSB、HDMIともつながる。そして、これらを柔軟に切り替えるためにプロトコル・アダプテーション層を採用している。PAL層とも呼ばれる。

また、以下のような特徴も見られる。
・　データレート：OFDMで7Gbpsまで、シングルキャリアで4.6Gbpsまで。
・　ビームフォーミング技術の採用
・　マルチバンドオペレーション（2.4GHz帯、5GHz帯との協調運用）
・　電力制御（２デバイス間で協調し、より低消費電力な形で動作）
・　高度なセキュリティ機能AES(Advanced Encryption Security)の採用。Galois/Counter Modeの採用。

ミリ波デバイスが安価になってきたことで、このあたりの通信が一気に花開きそうだ。

60GHz帯は無許可で使用できる周波数帯でもあり、帯域が広いことから高スループットの伝送も容易である。最近は既に試作機もでてきている段階にあるが、これらの技術が商品化されたころには、まさにSFの世界のような、リッチコンテンツが楽しめる世の中になっていることだろう。

ストレージ機器、ディスプレイなどとともに、今後もミリ波通信が繰り広げる世界、に関しても継続してウォッチしていきたい。