概要
以下の記事は、ペンシルバニア州立大学の材料研究所が作成する季刊誌「Focus on Materials」の2020年春号に掲載された。 ペンシルバニア州立大学工学部のラム・ナラヤナン教授は、Remcom社と共同で、ペンシルバニア州ステートカレッジの既存のAT&Tタワーを使用した5Gミリ波カバレッジコンセプトを作成し、Wireless InSite EM Propagation Softwareで生成された光線路予測を示しました。 ここでは、ナラヤナン教授が5G無線信号伝搬が直面する課題について論じている。
ステートカレッジにある既存のAT&Tタワーを使用した5G mmWaveのカバレッジコンセプト。線はRemcom社のWireless InSite伝搬シミュレーションで予測された高周波光線経路。
電気工学のラム・ナラヤナンによれば、他の誰もが5Gをやっているのだから、我々は5Gの世界で足跡を増やし始めるべき時だという。
「5Gは、高速で信頼性の高い通信を実現する新しい方式だ。人間と機械、モノのインターネットをつなぎ、ストリーミング・ビデオやオーディオを提供する。
最初に10ギガヘルツ、次に30ギガヘルツと周波数が高くなるにつれて、短距離通信や、樹木や大気中の酸素分子などの障害物との干渉という問題が出てくる。長距離を移動でき、壁やその他の障害物を通過できる電波とは異なり、5Gの信号は短距離であり、はるかに多くの基地局を必要とする。ナラヤナンが克服しようとしているのは、こうした問題だ。
ペンシルベニア州立大学は5Gの様々な側面について研究しており、5Gに容易に応用できる分野でかなりの専門知識を持っているが、今のところ協調的な取り組みは行われていない。電気工学には、アンテナの新しいデザインを研究している人たちがいる（搬送波が小さくなるとアンテナのサイズも小さくなる）。コンピューター工学では変調について研究している。5Gでは新しい信号方式が必要になる。ナラヤナンのように伝搬について研究している人が必要で、例えば、信号が多重反射のある建物に入るとどうなるか？
「電磁気学や信号処理に携わる人材が必要です。これらの設計の中にはエキゾチックな材料を必要とするものもあるからだ。これらすべてを結集する必要があります。この点で、工学部は重要な役割を果たすことができます。今こそ、まとまったアプローチが必要なのです。
ナラヤナンの研究
ナラヤナンはマイクロ波工学を研究しており、その中には大気中の電波伝搬も含まれる。彼は、電波が自然界の障害物によって散乱されるときに何が起こるかを研究している。例えば、地雷を探すために低い周波数を使用するなど、異なる周波数を異なる用途に使用する方法を研究している。そして、5Gにとって最も重要なのは、電磁エネルギーを建物内に伝播させることである。
「建物の中を見回すと、波の偏向の仕方は実にさまざまだ。そして、偏向された波はさまざまな位相で戻ってくる。私たちはそうした問題を軽減するために取り組んでいます」と彼は締めくくった。
連絡先
ラム・ナラヤナン教授
rmn12@psu.edu
または ram@engr.psu.edu
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