LTEに続く次世代の移動通信システムです。現行の4G(第4世代移動通信)、LTEと比較して5G通信では、通信速度の超高速化や通信システムの大容量化といった性能向上が目標とされています。15の策定が完了しました。近年、スマートフォンやタブレットの急速な普及により、高画質の動画視聴やAR(拡張現実)を使用するアプリケーション、ゲームなどインターネットを利用する場面は急増しています。5GはIoTや自動運転など、低遅延で高速に大容量のデータを送受信できる通信技術への要求が高まるアプリケーションの開発を加速させるテクノロジーとして期待されています。自動車以外でも、交通や農業、エネルギー、医療・ヘルスケア分野など、IoTの広がりにより、今後さまざまな分野でIoTデバイスやセンサが5Gネットワークに接続されるようになると考えられ、通信量はさらなる増大が見込まれています。2010年から通信量は毎年2倍に増加しており、5Gが実用化される2020年には2010年の1000倍に至ると予測されています。5Gを活用した様々なサービスが検討されています。LTEよりもはるかに進化した5Gの技術革新なしでは、新たなサービス実現が困難な状況です。5G(第5世代移動通信)が目指すあらゆるモノが無線通信でつながる世界5Gに求められる条件これまで以上に高度かつ幅広いサービスが求められる中、世界の70億のヒト、7兆個のモノが接続できる環境を2020年に実現するため、5Gには以下の条件が検討されています。省電力:90%のエネルギー削減5Gの構成技術5Gに求められる条件を満たすため、現在、5Gの技術研究が世界中で盛んに進められています。無線通信システム研究会(RCS)や、2014年に設立された、第5世代モバイル推進フォーラム(5GMF)が中心となり、5G通信を支える技術の研究を進めています。収容容量や通信速度など、5G通信に求められる高度で複雑な条件をクリアするには、以下の複数の先端技術の組み合わせが必要となります。LTEよりも高い周波数の利用が検討されています。LTEで使用されている周波数と比較すると直進性が強い、天候などの影響を受けやすく伝播距離が短いなどの課題があり、これまでの技術だけでは、セルラーシステムでの利用は困難です。MIMOやビームフォーミングの技術が5Gには不可欠です。LTEと置き換わるものではなく、WiFiも含めた既存システムと共存するシステムです。ヘテロジニアスネットワークにより、規格や伝送距離が異なる無線システムを組み合わせ、それぞれのユーザーに最適なシステムを割り当てることで、周波数利用効率を向上させる技術が5Gの実用化を前に検討されています。設置も可能なサイズで低コストのため配置がしやすいというメリットがあります。5G通信向けに検討されている伝播距離の短い周波数では、ピコセルやフェムトセルなどのスモールセルを多数配置し、マクロセルと連携して(ヘテロジニアスネットワーク)、トラフィックの向上を目指しています。NOMANOMAは、ひとつのサブバンドに複数のユーザー情報を多重することでスループットの向上を目指した技術です。NTTドコモが主導となり研究が行われており、ユーザー間の干渉が発生するものの、受信側に逐次干渉キャンセラを用いることで、特にチャネルの状態が大きく異なるユーザー同士を多重した場合に、高い効果が見込まれます。キャリアアグリゲーションキャリアアグリゲーションとは、複数の搬送波を束ねることで、広い帯域を確保し高速に通信を行う技術です。連続した周波数だけでなく、離れた周波数も束ねることができるため、帯域が十分取れない周波数の活用もできる技術です。従来の無線通信システム開発には、それぞれの開発フェーズで異なるツールを使用し、異なる指標で評価が行われてきました。同じ内容のテストベンチをそれぞれのフェーズで異なる環境で構築するため、工数の増加だけでなく、ヒューマンエラーが入る機会も増加しています。5Gの技術開発において、高度で複雑な先端技術の組み合わせが必要になるのは確実な中、ベースバンドやRF、アンテナといった異なる技術要素を、個別に最適化する従来の開発手法では、効率よく進めることが難しくなりつつあります。このため、5G開発にはシステム全体で最適化する、統合的な開発アプローチが重要となります。MATLAB®/Simulink®を利用した開発環境では、新規アルゴリズムの検討から、プロトタイプを作成し実信号を利用した試験まで、統一したプラットフォームでカバーすることができます。設計工程からモノづくりにいたる開発フェーズを、統合的にサポートするMATLAB/Simulinkは5Gの技術開発に最適な環境を提供します。ToolboxTMはリンクレベルシミュレーション、実装のためのゴールデンリファレンスの設計、および波形生成を提供します。可視化するためのツールを提供します。進化トラフィックの増加をカバーするには、5Gの開発と並行して、LTE/WLANの高度化も必要です。ToolboxTMは、規格に準拠した信号の生成、解析が行うことができ、短期間でのシステム構築および検証を可能にします。ToolboxTMは、5G通信に必要なアンテナアレイ設計およびエレメントの配置を高速化します。アレイ信号処理、ビームフォーミングおよびビームステアリング解析、そしてアンテナ特性の解析が可能です。アンテナアレイとビームフォーミングの例ハードウェアプロトタイピングMATLAB/Simulinkは、5Gアルゴリズムをハードウェアに実装するのに必要なコストと開発時間を削減できるツールも提供しています。Coder®は、組み込みプロセッサをターゲットにしたC/C++コードを自動的に生成します。CoderTMは、FPGAをターゲットにしたHDLコードを自動的に生成します。サポートパッケージにより、市販のSDRプラットフォームを使用して、実際のRF信号でプロトタイプを作成することができます。プロトタイプによる送受信システムLTEとビームフォーミングのシナリオフィールドテストデータの取得、解析、表示5Gをはじめとした次世代の無線通信システムの実証検証や、既存の無線通信システムの基地局のパラメータ変更を目的とした電波強度やSINRなどの計測が盛んに行われています。計測後は、数値データそのままでは理解し難いため、取得したデータを強度ごとに色分け表示して直感的に理解することが求められています。これらのワークフローは、以下のタスクを実行する対話型アプリとして配布できます。ワークフローの各ステップの詳細は、MATLABが提供するフィールドテストデータ解析で解説しています。scienceMathWorksはエンジニアや研究者向け数値解析ソフトウェアのリーディングカンパニーです。