「ISSCC 2015」のsession2「RF TX/RX Design Techniques」では、SDR無線受信機の実現を狙ったRFフィルタレス技術やパワーアンプの高効率化技術などが発表された。無線技術は引き続き発展を遂げており、それに伴い、無線規格や周波数帯の数が増加している。携帯電話機を例にとれば、規格は2G、3GからLTEへと、周波数帯は700MHz帯から2.6GHz帯を含む10以上の周波数帯が規定されている。 受信機の入力には一般に、妨害信号を抑圧し受信機がひずむことを防ぐためにRFフィルタを接続する。マルチモード・マルチバンドに一系統で対応するSRD受信機を実現するためには、RFフィルタのチューナブル化が必要だが、依然として課題がある。一方、一般的なRFフィルタで構成すると、複数のフィルタとスイッチが必要となり、挿入損失や実装面積の増大といった問題が生じる。 米UCLAらは

Internet of Things（IoT）で用いられる無線センサーノードは数が多いため、バッテリー交換の手間が嫌われる。そこで、エネルギーハーベスティングにより、バッテリー交換なしで無線センサーノードを半永久的に動作させることが期待されている。ここで、キー技術となるのが無線センサーノード向けの電源回路である。

難しい話が続いたので、今回は息抜きです。 その昔、無線はおろか電線を使った通信網（電話ではなく、モールス符合の電信）すらなかった時代、「腕木通信」というシステムが主にヨーロッパで使われていました。軍艦の間で行われていた手旗信号を大型化・固定設備化したもの、と考えてもらえば分かりやすいかも知れません。 今回はこの腕木通信を例にとって、OOK、ASK、FSKなどの変調方式と、「シンボルと情報量」という概念について説明してみようと思います。 まず、実際に使われていた腕木通信塔の原理図を示します。支柱の上で自由回転する腕と、腕の両端の「ヒジ」の角度の組み合わせでシンボルを示します。ここに示したアルファベットに加えて「0～10」の数字も表現できたようです。すなわちシンボル当たり37状態、log237 ＝ 5.2ビット/シンボルの情報量を持つことになります。16QAM （4ビット/シンボル）と 64Q

現在の無線通信システムで2重通信をする場合、上りと下りで周波数を分けるFDD（frequency division duplex）か、時間で上り下りを切り替えるTDD（time division duplex）が一般的だ。この常識を覆す企業が現れた。

コンピューターシステムが広く普及した今、データセンターは私たちの生活にとって必要不可欠な存在となっています。社会システムを支える重要なインフラとして、最新のエレクトロニクス技術が惜しみなくつぎ込まれます。例えば最近ですと省電力化のために、他の分野に先駆けて直流給電システムの導入が始まっています。 データセンターを運営する多くの事業者にとって、悩みの種の一つがサーバー機につながる通信ケーブルの取り回しです。先日、ある事業者を取材にをしたときに「ケーブルがなくなれば運用が相当楽になる」と聞きました。データセンターのサーバーラックに数百から数千ものサーバー機を格納するには、ケーブルも膨大な数になるからです。サーバー機の増設を重ねたりすると、ケーブルが「スパゲッティー状態」になることも珍しくないそうです。 そんな事業者の悩みを解消しようとする動きが出始めています。サーバー間の通信を無線化する試みで

前回はIEEE802.11a/g以降で使われている直交周波数分割多重変調方式OFDMについて解説しましたが、今回はOFDMと対極をなす（概念でありながらよく混同されている）「周波数拡散方式」について簡単に解説します。 周波数拡散のメリット 以前にも何度か述べてきましたが、周波数拡散というのは「通信中に搬送周波数が（かなり広い範囲で、しかも頻繁に）変化する」通信方式です。TVに例えるなら、ある番組が最初の5分は2チャンネルで放映されていたのに、5分たつと突然8チャンネルに切り替わり、さらにその5分後には4チャンネルに切り替わるような状態です。実際の周波数拡散通信では、これが数ミリ秒～数マイクロ秒という短い時間で切り替わります。 そんなにパカパカせわしなくチャンネルを変えることに一体どんなメリットがあるかというと、 (1）周波数選択性の妨害に対して強くなる (2）乱反射条件下のシンボル間干渉に

IEEE802.11a/g以降の無線LANではOFDMという技術が使われています。OFDMとは「Orthogonal Frequency-Division Multiplexing」の略で、日本語では直交周波数分割多重変調と訳されます。とはいえ、これでは何のことだか分かりません。書籍やネットの解説を読んでも、すぐに難しそうな数式が出てきて頭がオーバーフローしてしまいます。今回はこの OFDM をなるべく平易に解説してみます。 マルチキャリア伝送 OFDMは複数の搬送波に複数の情報を乗せて一気に送る「マルチキャリア伝送」の一方式です。複数の搬送波を使えばそれだけ多くの情報を送れるのは当たり前の話で、原理的に言えばいかなる変調方式でもマルチキャリア化することは可能です。例えば2.4GHzと5GHzの周波数に2系統の情報を同時に送信し、受信側でもそれを同時に受信すれば単一周波数より2倍の情報が送

「ISSCC 2014」のセッション20「Wireless Systems」では、60GHz帯ミリ波無線や、Wi-Fi（無線LAN）の最新規格であるIEEE802.11ac対応のMIMO SoC、セルラー用受信機の外付けフィルタレス化技術などを中心に計8件が報告された。中でも60GHz帯ミリ波無線は、64QAM対応や、無線部とベースバンド部の1チップ化など、従来にも増して完成度が高まってきており、いよいよ実用化が近づいていることを感じさせる発表が相次いだ。

富士通研究所とオランダimec Holst Centreは医療機器向けの超低消費電力送受信回路を開発し「International Solid-State Circuits Conference（ISSCC）2014」（2014年2月9～13日、米国サンフランシスコ）で発表した［講演番号：9.7］。講演タイトルは「A 0.33nJ/b IEEE802.15.6/Proprietary MICS/ISM-Band Transceiver with Scalable Data-Rate from 11kb/s to 4.5Mb/s for Medical Applications」。

米Apple社が2013年9月に公開したモバイル機器向けOS「iOS7」に搭載した新機能「iBeacon」。「Bluetooth Low Energy（BLE）」の通信機能を備えた装置が、BLEの仕組みを使って周囲にIDを発信し、このIDを受け取ったアプリケーションソフトウエア（アプリ）が、このIDに応じた動作を行うものだ。 iBeaconはこれまで、店舗の宣伝やクーポン配布など、主に販促ツールに使える機能として認識されてきた。そんな中、iBeaconの発信装置（Beaconモジュール）などを販売するアプリックスIPホールディングスは、iBeaconの新しい使い方を「マーケティング・テクノロジーフェア 2014」（東京ビッグサイト、2014年1月29～30日）で披露した。 アプリックスが示した使い方は二つある。一つは家電にiBeaconのモジュールを組み込むという使い方。展示ブースでは、加

無線LANはデジタル・データを電波に乗せて伝達するシステムです。しかし、「0」と「1」のデータがどうやって電波になって飛んでゆくのでしょうか。今回はこの原理をできるだけ簡単にご紹介しようと思います。 ASK（OOK） さて、「電波で 0、1 を飛ばす」にはどうすればよいでしょう。誰でも考え付く一番簡単な方式は、ビット「1」の時に電波を出し、ビット「0」の時に電波を出さなければよいということです。実はこの方式には立派に名前が付いていて、振幅変調（ASK：Amplitude Shift Keying）と呼ばれています。ASKの中でも特に「信号を出す・出さない」で制御するものをOOK（On Off Keying）と呼びます。 ASK/OOKはシンプルな反面、幾つもの問題があります。例えば同じビットが続いたとき、たとえば「0」ばかりの情報が連続した場合、ずっと「電波が出ていない」時間が続きますが、

今回は Bluetooth 編の締めくくりとして、無線LAN（Wi-Fi）とBluetoothの共存問題について解説してみます。 Wi-Fi（2.4GHz）とBluetoothは同じ周波数帯域を使います。なので両者が同時に稼動すると干渉が発生することを避けられません。両者が同じ室内で稼動する程度であれば「ある程度」の干渉で済むのですが、携帯電話機のように小型機器にWi-FiとBluetoothを実装するシステムでは深刻な影響が出ます。小型機器では実装面積が足りず、Wi-FiとBluetoothのアンテナが隣接することを避けがたい(場合によっては共用アンテナを使うこともある)ため、干渉の影響が桁違いに大きくなるためです。 同じ「2.4GHz ISMバンド」といっても、Wi-FiとBluetoothは周波数の使い方が大きく異なります。図１に示すのは典型的なWi-FiとBluetoothの周波数

Bluetooth＋HSはBluetooth 3.0で新たに追加された「超高速モード」です。今回はこの＋HSについての話を幾つかご紹介したいと思います。 Bluetooth＋HSとは Bluetooth 3.0の規格制定が始まったのは2005年頃だったと記憶しています。論点の一つは高速化でした。Bluetooth 2.0で高速モードEDR（3Mビット/秒）が導入されましたが、「従来の3倍！」と言ってみても、所詮IEEE802.11b（11Mビット/秒）の1/3以下であり、しかも当時IEEE802.11g（54Mビット/秒）が普及期を迎え、いわゆる「draft 11n」の100Mビット/秒対応製品まで出荷されつつありました。 Bluetoothが高速化を目指した理由はWi-Fi陣営の性能向上に対する危機感だけでなく、当時躍進著しかった携帯音楽プレーヤーへの適応を目論んだ節がうかがわれます。携

Bluetooth 4.0 は 2011 年 6 月に公開された、現時点における Bluetooth の最新仕様です。4.0 の特徴は「Low Energy（LE）」と「アトリビュート（ATT）」という仕様を取り入れたことですが、今回はこの2点に重点を置いて解説します。 Bluetooth のバージョンと仕様について まず明らかにしておきたいのは、「Bluetooth Low Energy（LE）」と「Bluetooth 4.0」という用語の定義は同じではない、ということです。「Bluetooth LE」は Bluetooth 4.0で新たに追加された新しい通信方式ですが、「Bluetooth 4.0」は以前の Bluetooth バージョンの仕様のすべて（2.1で追加された高速モードのEDRや、3.0で追加された超高速モードHSも）を含んでいいます。つまり「Bluetooth X.X」と

Bluetoothは1994年にスウェーデンのEricsson社によって開発された短距離無線通信規格で、2.4GHz帯、1MHz帯域幅のGFSK変調、79チャネルの周波数ホッピング拡散を用いています、というような解説はネット上のそこここに転がっていますが、そこから先の情報はあまり見かけません。Bluetoothでスマートフォンにヘッドセットやキーボードをつなげることは分かっていても、その中身がいったいどんな原理で動いているのかはあまり知られていないと思います。今回はBluetoothの中身について紹介したいと思います。 マスター・スレイブ通信 BluetoothはWi-Fiのようなアクセス・ポイントを持ちません。Bluetoothの通信は「ピコネット（piconet）」という単位で行われ、ピコネットは1台の「マスタ」と、最大同時7台までの「スレーブ」によって構成されます。例えばスマートフォ

無線LAN製品の利用に欠かせない特許を持つ企業が、米マクドナルド社や米スターバックス社などを特許侵害で訴えていた裁判で、標準必須特許のライセンスの在り方を決定付ける判決が出た。米国が数年来、推し進めてきた特許制度改革の流れを後押しする内容だ。行き過ぎた特許訴訟が経済成長と技術革新の阻害要因になると見て、米政府はパテント・トロール（特許の怪物）の活動を抑え込む政策を進めている。この判決は、その方向と重なるものだ。ハイテク分野の特許活用に詳しい植木正雄氏（スターパテント）が2回に分けて解説する。（Tech-On！編集） 標準必須特許（以下「必須特許」）をめぐる訴訟でまたもや意義深い判決が出た。2013年9月27日、米イリノイ州北部地区連邦裁判所における米Innovatio IP Ventures社（以下「Innovatio」）と無線LAN装置メーカー5社との間の特許侵害訴訟で、必須特許のRAN

無線LANと通信距離についてお届けしてきたこのシリーズも、今回でいったん区切りとします。最後のお題は干渉についてです。 干渉（Interference）とは、信号同士あるいは信号と雑音が混ざりあって通信を阻害する現象です。ここでは無線LANシステムが直面する干渉の例を幾つか挙げて説明してゆきます。 2.4GHzにおける干渉 同じ無線LANでも2.4GHzと5GHzでは干渉度合いが違う、という話を耳にした方も多いと思います。これには（1）2.4GHzはWi-Fi以外にもたくさんの機器で利用されている、（2）2.4GHzはチャネル間で周波数が重なっているという2つの理由があります。 (1）は比較的シンプルな話で、2.4GHz帯は無線LANだけでなくBluetoothやZigBeeなど他の無線通信、親子電話や駐車場のゲート・リモコンなどアナログ変調を使ったシステムにも使われているため、雑音レベル

ここまでのシリーズで、主に「通信距離の延伸」という観点から電磁波の伝達公式とアンテナの基礎について解説してきました。今回は「距離」や「パワー」「感度」以外の伝達阻害要因について少し触れてみたいと思います。今回のお題は「マルチパスとデッドスポット」です。 マルチパスとは マルチパス（Multipath）というのは、電磁波が複数の経路を通って多重に伝達される現象です。「複数の経路」というのは直接波と反射波であり、反射波はさらに「天井からの反射波」「床からの反射波」「壁からの反射波」のように複数の経路を取り得ます。受信側では、これらの反射波を合成した信号として受信されます。 マルチパスが問題となるのは、経路ごとに伝達路の長さが異なるため、受信点における信号が少しずつ時間差をもって合成された波形になってしまうことです。既に過去の言葉となってしまったアナログTV放送で「ゴースト」が出たことを覚えてお

前々回・前回はフリスの伝達公式から空間・周波数・パワーと通信距離の相関について解説し、通信距離を延ばすには周波数が低いほど有利であること、無闇にパワーを上げても距離は大して延びないこと、アンテナを工夫すればパワーを上げたのと同じ効果があることを示しました。今回はそのアンテナのお話です。主に指向性という観点から、各種アンテナの特性とその用途について解説します。 アンテナの性能とは？ アンテナの指向性能は「利得（ゲイン）」と呼ばれ、一般的に「dBi」という単位で表現されます。iはアイソトロピック（Isotropic）の頭文字で、全方位に均等な感度を持つ理想的な無指向性アンテナの感度を基準としたとき、対象となるアンテナの最大感度方位における倍数を常用対数（10log10n）で表したものです。稀に「dBd」という単位が使われることもありますが、これは理想ダイポールアンテナ（利得2.15dBi）を基