第 565 回 URSI- F 会合資料 開催日：2012 年 6 月 15 日（金） 開催場所：電気通信大学 Cisco CleanAir Technology（無線 LAN 周波数帯向けのコグニティブ 無線技術）を TV ホワイトスペース等で試行させた受信実験 −IEEE802.11af 草案も考慮しながら− 松戸 孝† 宇都宮 光之† 田中 政満† 中野 清隆† 丸田 竜一† †ネットワンシステムズ株式会社 ビジネス推進グループ ビジネス推進本部 第１製品技術部 アクセスネットワークチーム 〒140-8621 東京都品川区東品川 2-2-8 スフィアタワー天王洲 あらまし 無線 LAN 周波数帯（2.4GHz 帯及び 5GHz 帯）向けのコグニティブ無線技術である Cisco CleanAir Technology を任意の周波数帯で試行するための受信用周波数コンバータと受信システムを試作し，それらを TV ホ ワイトスペース等で試行させた受信実験を実施した．Cisco CleanAir Technology の周波数センシング機能は，2.4GHz 帯無線 LAN の第１チャネル（2412MHz）に周波数変換された 2.6GHz 付近(WiMAX の周波数帯)の受信波を WiMax Mobile という分類に，また同様に周波数変換された 550MHz 付近（地上デジタルテレビ放送の周波数帯）の受信波 を Continuous TX という分類にしたことを確認した．さらに，TV ホワイトスペースでの無線 LAN 利用を目指す IEEE802.11af 草案 1.03 で想定した TV の中心周波数と 11af システムの中心周波数が合わない状況を実験的に再現さ せてみて，基礎的な知見を得た．また，実験中に UHF 帯（Ch31 と Ch34）の異常電波伝搬を観測したので，その状 況概要も報告した． キーワード Cisco CleanAir Technology，無線 LAN，コグニティブ無線技術，TV ホワイトスペース，IEEE802.11af Experiments of Receiving TV White Space and Another Frequency Band by Trying to Apply Cisco CleanAir Technology Implementing Cognitive Radio Technology for Wireless LAN Frequency Bands −Considering IEEE802.11af Draft− Takashi MATSUDO† Mitsuyuki UTSUNOMIYA† and Masamitsu TANAKA† Kiyotaka NAKANO† Ryuichi MARUTA† †Access Network Team, Product Engineering Department 1, Business Development Division, Business Development Operations, Net One Systems Co., Ltd. Sphere Tower Tennoz, 2-2-8 Higashi Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo, 140-8621 Japan Abstract Cisco CleanAir technology is a cognitive radio technology in WLAN frequency bands of both 2.4GHz band and 5GHz band. In order to confirm performances of Cisco CleanAir technology in another frequency band, we prepared a receiving system using a frequency up-converter. The frequency up-converter can convert the receiving frequency from 37.8MHz of an IF output of a spectrum analyzer to 2412MHz of ch1 in 2.4GHz WLAN band which Cisco CleanAir technology can operate. By using the receiving system, we confirmed that Cisco CleanAir technology could operate, for example in both 2.6GHz band and TV white space. We could also obtain a basic knowledge of IEEE802.11af draft by trying to operate Cisco CleanAir technology in TV white space. Since we observed an abnormal radio propagation in UHF-TV band in an experimental period, we also reported its situation. Keyword Cisco CleanAir Technology，Wireless LAN，Cognitive radio technology，TV white space，IEEE802.11af 局として誰でも自由に使えることから（また，電波利 1. は じ め に 2011 年 に 無 線 LAN 用 送 受 信 IC の 出 荷 数 が 世 界 市 場 用 料 も ，な し ），そ の 利 用 は ，法 人 向 け ，家 庭 向 け ，公 で 10 億 個 を 突 破 し ， 日 本 国 内 の 法 人 向 け の 無 線 LAN 衆向け等として急速に拡大している．そして急速な利 機 器 市 場 も 約 130 億 円 の 規 模 に 達 し て い る [1]-[3] ． 用拡大に伴い，電波的な視点からの問題も顕在化して IEEE802.11 シ リ ー ズ の 無 線 LAN は ， 免 許 不 要 の 無 線 きている． 1 LAN)と ，IEEE802.11af(地 上 波 TV 放 送 周 波 数 を 用 い た 電 波 的 な 視 点 か ら の 問 題 は ，無 線 LAN の 周 波 数 帯 で の 電 波 干 渉 の 増 加 に よ り ，無 線 LAN の 不 安 定 な 通 信 状 無 線 LAN)の 2 つ の 新 た な 標 準 化 が 策 定 に 向 け て 進 行 況 の 発 生 が 増 加 し て い る こ と で あ る ． 特 に 2.4GHz 帯 中 で あ る [5]-[7]． の 無 線 LAN（ IEEE802.11g, 11n）で は 20MHz の 伝 送 帯 特 に ， IEEE802.11af で は ， 174MHz か ら 862MHz を 域幅で混信（干渉）しないで使える周波数チャネルが 想 定 し た TV ホ ワ イ ト ス ペ ー ス（ TV 放 送 用 に 割 り 当 て 3 波 と い う 状 況 の 中 で ，市 場 の 急 増 に 伴 う 無 線 LAN 同 られているが，地理的条件や技術的条件によって他の 士での電波干渉の増加に加えて，産業科学医療バンド 目 的 に も 利 用 可 能 な 周 波 数 帯 ）を IEEE802.11 シ リ ー ズ (ISM バ ン ド )の た め に 無 線 LAN 以 外 の 様 々 な 無 線 機 器 の 無 線 LAN が 利 用 及 び 共 存 す る た め の 検 討 を 実 施 中 の 電 波 （ 例 え ば ， コ ー ド レ ス 電 話 ， Bluetooth， 電 子 レ であり，コグニティブ無線技術が要素技術となってい ンジ等）干渉も存在していて，かつ増加していて， る．コグニティブ無線技術は，端末や基地局が周囲の 2.4GHz 帯 の 無 線 LAN は ， か な り 使 い に く く な っ て い 無線通信環境を「認識」し，利用する無線通信システ る． ムや周波数を動的に切り替えることで周波数利用の効 率 化 を 図 る 技 術 で あ る [8],[9]． し か し な が ら ， 無 線 LAN 技 術 も 進 歩 し て き て お り ， 電 波 干 渉 の 解 決 の 一 案 は ，自 ら 運 用 す る 無 線 LAN の 複 コグニティブ無線技術は高度な技術であるが，これ 数のアクセスポイントの電波と，周囲から到来する別 に 相 当 す る と 理 解 で き る Cisco CleanAir Technology と の 無 線 LAN の 複 数 の ア ク セ ス ポ イ ン ト の 電 波 を 検 知 呼 ば れ る 技 術 が 2.4GHz 帯 と 5GHz 帯 の 無 線 LAN 周 波 す る こ と で ，極 力 ，無 線 LAN 同 士 の 電 波 干 渉 を 回 避 す 数 帯 向 け の 市 販 無 線 LAN 製 品 に 2010 年 か ら 実 装 さ れ る よ う に 自 ら 運 用 す る 無 線 LAN の 各 ア ク セ ス ポ イ ン て い て ，既 に 多 く の 法 人 向 け の 無 線 LAN と し て 導 入 さ トの周波数チャネルと送信電力を自動的に制御する機 れ て い る [2],[10]． Cisco CleanAir Technology の コ グ ニ 能 （ RRM: Radio Resource Management） を 活 用 す る こ テ ィ ブ 無 線 技 術 の 性 能 を ，無 線 LAN 周 波 数 帯（ 2.4GHz と で あ る [4]． 帯 及 び 5GHz 帯 ） 以 外 の 任 意 の 周 波 数 帯 （ 例 え ば TV ホワイトスペース）で動作させたときに，どのような そ し て ，よ り 根 本 的 な 解 決 方 法 は 20MHz の 伝 送 帯 域 幅 で 混 信（ 干 渉 ）し な い で 使 え る 周 波 数 チ ャ ネ ル が 19 挙動を示すか，また，どのような新たな知見が得られ 波 存 在 す る 5GHz 帯 の 無 線 LAN(IEEE802.11a, 11n)を ， るかは興味深い． もっと活用することである．但し，他無線局との周波 本 稿 で は ， Cisco CleanAir Technology を 任 意 の 周 波 数共用条件が存在することは意識する必要がある 数帯で試行するための受信用周波数コンバータと受信 （ W52 帯 の 4 波 は 屋 内 利 用 限 定 ，W53 帯 の 4 波 も 屋 内 システムの試作を行い，受信実験を実施した結果につ 利用限定であるが気象レ―ダの利用が優先される． いて述べる． 第 2 章 で は ， Cisco CleanAir Technology が ど の よ う W56 帯 の 11 波 は 屋 内 も 屋 外 も 利 用 可 能 で あ る が 気 象 な 技 術 で あ る か を 解 説 す る ． 第 3 章 で は ， Cisco レ ― ダ の 利 用 が 優 先 さ れ る ）． CleanAir Technology を 任 意 の 周 波 数 帯 で 試 行 す る た め 5GHz 帯 の 無 線 LAN は ， 自 ら 運 用 す る 無 線 LAN の アクセスポイント数が１拠点で多数になる法人向け利 に試作した受信用周波数コンバータと受信システムに 用 で は ， 上 述 の RRM も 活 用 し な が ら 既 に 多 い に 活 用 ついて示す．第 4 章では，試作した受信用周波数コン されてきているが，周波数が高くなったことによる回 バータと受信システムよる実験の実施とその結果を示 折損失の増加や建材通過損失の増加等が新たな使いに し ，考 察 す る ．第 5 章 で は ，実 験 中 に 観 測 さ れ た UHF くさとして，利用者から指摘されることも出てきてい 帯 （ Ch31 と Ch34） に お け る 異 常 電 波 伝 搬 に つ い て の る ．も っ と も 2.4GHz 帯 の 無 線 LAN 利 用 で も ，屋 内 の 状況を示し，考察する． 事務所や工場の環境で什器や設備の裏側まで，少ない 無 線 LAN ア ク セ ス ポ イ ン ト 数 で 良 好 な サ ー ビ ス エ リ 2. Cisco CleanAir Technology（ 無 線 LAN 周 波 数 アにすることの要望へは，電波伝搬特性の困難さから 帯向けのコグニティブ無線技術）について 対応を断念してきていることもある． 2.1. Cisco CleanAir Technology 2.4GHz 帯 と 5GHz 帯 の 無 線 LAN の 電 波 伝 搬 特 性 の Cisco CleanAir Technology は ， シ ス コ シ ス テ ム ズ 社 製 困難さを意識するたびに，もしも，電波伝搬特性の良 の 無 線 LAN 製 品 （ 無 線 LAN ア ク セ ス ポ イ ン ト の 好 な ，よ り 低 い 周 波 数 帯 で ，IEEE802.11 シ リ ー ズ の 無 CAP3500 と CAP3600 の 各 シ リ ー ズ と そ れ ら を 制 御 す 線 LAN を 使 え た な ら ば ，法 人 向 け ，家 庭 向 け ，公 衆 向 る 無 線 LAN コ ン ト ロ ー ラ ）に 搭 載 さ れ て い る 無 線 LAN け等，すべての利用者としてはとても有益なことにな 周 波 数 帯（ 2.4GHz 帯 及 び 5GHz 帯 ）に お け る 電 波 の 監 るだろうと思ってきたところであるが，現在， 視 と 干 渉 回 避 の 技 術 で あ る [2],[10]． IEEE802.11ah(1GHz 以 下 の 周 波 数 帯 を 用 い た 無 線 そ の 電 波 の 監 視 は ， 無 線 LAN 周 波 数 帯 （ 2.4GHz 帯 2 電波干渉源 802.11FH 続 す る （ ED-RRM:Event 補足説明 や，ある測定時間中にその電波干渉が継続していた時 式の電波 間 の 割 合 等 を も と に Cisco CleanAir Technology が 独 自 に定義しているが，電波干渉源が何であるかを推測認 の IQ デ ー タ が 入 れ 替 わ っ て い る 電 識して分類する方法とともに，詳細は非公開である． 波 WiFi Invalid Channel な お ，無 線 LAN ア ク セ ス ポ イ ン ト と そ れ を 制 御 す る IEEE802.11 方 式 で あ る が 、 周 波 数 無 線 LAN コ ン ト ロ ー ラ で 構 成 さ れ る シ ス コ シ ス テ ム チャネルの中心周波数がズレてい ズ 社 製 の 無 線 LAN 製 品 は ， 自 ら 運 用 す る 無 線 LAN の る電波 802.15.4 Bluetooth Discovery Bluetooth Link Canopy 複数のアクセスポイントの電波と，周囲から到来する IEEE802.15.4 方 式 の 電 波 別 の 無 線 LAN の 複 数 の ア ク セ ス ポ イ ン ト の 電 波 を 検 Bluetooth 機 器 を 探 索 す る 電 波 知 す る こ と で ，極 力 ，無 線 LAN 同 士 の 電 波 干 渉 を 回 避 Bluetooth ペ ア リ ン グ （ 機 器 登 録 ） ントの周波数チャネルと送信電力を自動的に制御する の電波 機 能（ RRM:Radio Resource Management）も 実 装 し て い Motorola Canopy2.4GHz 無 線 ブ リ ッ る [4]． す る よ う に 自 ら 運 用 す る 無 線 LAN の 各 ア ク セ ス ポ イ ジの電波 Continuous Transmitter Resource Management） [12],[13]． 電 波 環 境 の 指 標 は ， 受 信 電 力 IEEE802.11 Frequency-Hopping 方 IEEE802.11 方 式 で あ る が 、 変 調 時 Wi-Fi Inverted Driven-Radio こ の RRM は ， 無 線 LAN(IEEE802.11 シ リ ー ズ )の 電 波 干 渉 に よ っ て 反 応 す る こ と ，ま た ，10 分 間 隔 で の 必 継続的に送信されている電波 要に応じての動作であることが特徴であるが，一方， コ ー ド レ ス 電 話 機 （ DECT 相 当 ） の Cisco CleanAir Technology の ED-RRM は ，無 線 LAN(正 電波 し い 使 わ れ 方 を し て い る IEEE802.11 シ リ ー ズ )以 外 の Jammer 通信妨害する電波 電波干渉源によって反応すること，また，その電波干 Microwave Oven 電子レンジの電波 DECT Phone 渉による悪い電波環境状況があるしきい値を超えたら SuperAG 60 秒 程 度 で 動 作 す る こ と が 特 徴 で あ る ．つ ま り ，Cisco SuperAG 方 式 （ Atheros CleanAir Technology は ，無 線 LAN ア ク セ ス ポ イ ン ト と Comunications の IEEE802.11 方 式 そ れ を 制 御 す る 無 線 LAN コ ン ト ロ ー ラ が 周 囲 の 無 線 向けの独自機能）の電波 通信環境を「認識」し，利用する周波数チャネルを動 TDD Transmitter TDD 方 式 で 送 信 さ れ て い る 電 波 的に切り替えることで周波数利用の効率化を図ってい Video Camera ビデオカメラの電波 WiMAX Fixed WiMAX ブ リ ッ ジ の 電 波 波 数 帯（ 2.4GHz 帯 及 び 5GHz 帯 ）に お い て コ グ ニ テ ィ WiMAX Mobile モ バ イ ル WiMAX の 電 波 ブ無線技術を実現していると理解できる． マイクロソフトの家庭用ゲーム機 2.2. Cisco CleanAir Technology の仕 様 Xbox 表 1 ると理解できる． 従 っ て ， Cisco CleanAir Technology は ， 無 線 LAN 周 Cisco CleanAir Technology は ， １ 台 の 無 線 LAN ア ク の電波 セ ス ポ イ ン ト の 筺 体 内 に ，無 線 LAN 通 信 用 と は 別 に 専 Cisco CleanAir Technology が 、 推 測 認 識 し て 用 の 周 波 数 ス ペ ク ト ラ ム 解 析 エ ン ジ ン （ SAgE ： 分 類 可 能 な 電 波 干 渉 源 [11] Spectrum Analysis Engine） を 搭 載 し て お り ， 無 線 LAN 通 信 を 中 断 す る こ と な く 動 作 す る ．表 2 に ，公 開 情 報 及 び 5GHz 帯 ） に お い て 周 波 数 セ ン シ ン グ を 実 施 し て に も と づ く Cisco CleanAir Technology の 仕 様 を 示 す 無 線 LAN（ 正 し い 使 わ れ 方 を し て い る IEEE802.11 シ [13]． リーズ）以外の干渉源からの電波を検知し，その電波 表 2 や 表 1 に 示 さ れ た Cisco CleanAir Technology の 干 渉 源 が 何 で あ る か を 推 測 認 識 し て 分 類（ 表 1 に 記 載 コ グ ニ テ ィ ブ 無 線 技 術 の 性 能 を ， 無 線 LAN 周 波 数 帯 の 17 種 類 ） す る [11]． （ 2.4GHz 帯 及 び 5GHz 帯 ）以 外 の 任 意 の 周 波 数 帯 で 動 そして，その電波干渉による悪い電波環境状況があ 作させたときに，どのような挙動を示すか，また，ど る し き い 値 を 超 え る と ，Cisco CleanAir Technology は ， の よ う な 新 た な 知 見 が 得 ら れ る か 興 味 深 い の で ，Cisco 強 制 的 に 運 用 中 の 無 線 LAN の 周 波 数 チ ャ ネ ル を 自 動 CleanAir Technology を 任 意 の 周 波 数 帯 で 試 行 す る た め 的に変更して干渉回避し，極力，良好な通信状況を継 の受信用周波数コンバータと受信システムの試作を行 3 項目 仕様 周波数センシングす る 無 線 LAN の 周 波 数 帯 備考 2.4GHz 帯 ， 及 び Dualband（ 2.4GHz 帯 ，及 び 5GHz 帯 ）対 応 の 無 線 LAN ア ク セ ス ポ イ 5GHz 帯 ント利用時 78kHz(20MHz 幅 伝 送 周波数分解能 RBW( Resolution Band Width) 時），または シ ス コ シ ス テ ム ズ 社 の 公 開 情 報 に 記 載 違 い が あ り ,左 記 が 正 し い 156kHz(40MHz 幅 伝 ことを同社へ確認済． 送時） ＦＦＴのポイント数 電波干渉検出時に必 要 と な る SN 比 256 10dB 程 度 以 上 専用の周波数スペク トラム解析エンジン 毎秒１回 SAgE (Spectrum Analysis Engine)の スキャン (1)Local Mode AP＝ あ る 無 線 LAN ア ク セ ス ポ イ ン ト が 無 線 LAN 通 信（送受信）で運用する特定の 1 つの周波数チャネル内だけを周 波数センシングするモード．従って，もしも複数のアクセスポイ 2 種 類 （ Local Mode 動作モード AP と Monitor Mode AP） ントが異なる周波数チャネルで運用しているときは，各アクセス ポイントで周波数センシングする周波数チャネルは異なる． (2)Monitor Mode AP＝ あ る 無 線 LAN ア ク セ ス ポ イ ン ト が ， 受 信 専 用 の モ ニ タ モ ー ド に な り ，無 線 LAN(2.4GHz 帯 及 び 5GHz 帯 )の す べ て の 周 波 数 チ ャ ネ ル を 周 波 数 セ ン シ ン グ す る モ ー ド ,な お ,こ の Monitor Mode AP は 、 40MHz 幅 伝 送 相 当 で 動 作 す る ． 電波干渉源の分類 17 種 類 周波数チャネルの強 制変更に要する時間 表 2 60 秒 程 度 種類は，表 1 のとおり． 電波干渉による悪い電波環境状況が，あるしきい値を超えた後に 動 作 す る （ ED-RRM:Event Driven-Radio Resource Management)． Cisco CleanAir Technology の 仕 様 （ シ ス コ シ ス テ ム ズ 社 の 公 開 情 報 に 基 づ く [13]） い，受信実験を実施した． 波数コンバータのブロック図を示す． 3. Cisco CleanAir Technology を 任 意 の 周 波 数 帯 受信システムとしては，フロンドエンドのプリセレ で試行するために試作した受信用周波数コ クタであるスペクトラムアナライザ（アンリツ社製の ンバータと受信システム MS2724B）へ 入 力 し た 受 信 波 が ，そ の IF（ 中 間 周 波 数 3.1. 構 成 の概 要 37.8MHz） 出 力 を 経 由 し て ， 試 作 し た 受 信 用 周 波 数 コ Cisco CleanAir Technology を 任 意 の 周 波 数 帯 で 試 行 ンバータへ入力されてアップコンバートされた出力 するために試作した受信用周波数コンバータは，入力 周 波 数 37.8MHz （ 周 波 数 2412MHz，2.4GHz 帯 無 線 LAN の 第 1 チ ャ ネ の 信 号 を ， 出 力 周 波 数 ル ）と な り ，そ の 出 力 が 無 線 LAN ア ク セ ス ポ イ ン ト（ シ 2412MHz(2.4GHz 帯 無 線 LAN の 第 １ チ ャ ネ ル の 中 心 周 ス コ シ ス テ ム ズ 社 製 の CAP3500e）の 2.4GHz 帯 の 受 信 波 数 )へ ア ッ プ コ ン バ ー ト す る ．な お ，本 受 信 用 周 波 数 専 用 の ア ン テ ナ コ ネ ク タ へ 導 か れ る ．無 線 LAN ア ク セ コ ン バ ー タ に お け る 周 波 数 変 換 損 失 は 7dB で あ る ．図 ス ポ イ ン ト（ シ ス コ シ ス テ ム ズ 社 製 の CAP3500e）は ， 1 に試作した受信用周波数コンバータを用いた受信シ 無 線 LAN コ ン ト ロ ー ラ （ シ ス コ シ ス テ ム ズ 社 製 の ス テ ム の 構 成 を 示 す ．ま た ，図 2 に 試 作 し た 受 信 用 周 CT2504）で 制 御 さ れ て お り ，2.4GHz 帯 無 線 LAN の 第 4 数 ）出 力 か ら 入 力 す る ．MS2724B の ゼ ロ ス パ ン 設 定 時 の IF 出 力 の 周 波 数 帯 域 幅 は ，広 い 帯 域 幅 か ら ，16MHz， 10MHz， 7MHz の 3 と お り 及 び ， 分 解 能 帯 域 幅 (RBW) の 1MHz，300kHz∼ 1Hz（ 3-1 シ ー ケ ン ス ）が 選 択 可 能 となっている． また，試作した受信用周波数コンバータの出力周波 数 2412MHz の 信 号 は ， Cisco CleanAir Technology が 実 装 さ れ て い る シ ス コ シ ス テ ム ズ 社 製 の 無 線 LAN ア ク セ ス ポ イ ン ト CAP3500e（ 外 付 け ア ン テ ナ 利 用 可 能 の コ ネ ク タ 付 ） の 2.4GHz 帯 の 受 信 専 用 ア ン テ ナ コ ネ ク タ へ 入 力 す る ．無 線 LAN ア ク セ ス ポ イ ン ト CAP3500e は ， IEEE802.11n 対 応 で あ り ， 2.4GHz 帯 で 3 本 の ア ン テ ナ を 用 い て 2 ス ト リ ー ム の MIMO 伝 送 が 可 能 と な っ ている．3 本のアンテナの使われ方は，送信時利用ア ンテナ数は 2 本であり，受信時利用アンテナ数は 3 本 と な っ て い る の で ，3 本 の ア ン テ ナ の 内 ，1 本 は ，受 信 専用として動作する．従って，その受信専用のアンテ ナコネクタへ，今回試作した受信用周波数コンバータ を接続するには，好都合である．なお，今回利用した 無 線 LAN ア ク セ ス ポ イ ン ト CAP3500e は ， 2.4GHz 帯 無 線 LAN の 送 受 回 路 の 他 ，別 途 ，5GHz 帯 の 無 線 LAN 図 1 の 送 受 回 路（ IEEE802.11n 対 応 ，2 ス ト リ ー ム の MIMO 試作した受信用周波数コンバータを用いた 伝 送 が 可 能 ）も 搭 載 し て い る が ，5GHz 帯 無 線 LAN 機 受信システムの構成 能 は 停 止 さ せ て ， 2.4GHz 帯 無 線 LAN 機 能 だ け を 動 作 させた． 試作した受信用周波数コンバータの局部発振周波 数 は ，Upper local の 2412+37.8=2449.8MHz と Lower local の 2412-37.8=2374.2MHz の 2 波 を 選 択 可 能 と し た ． Lower local の 場 合 は ，入 力 波 の 周 波 数 の 高 低 の 方 向 は ， 周波数変換後の出力波の周波数の高低の方向と同じで あ る ．一 方 ，Upper local の 場 合 は ，入 力 波 の 周 波 数 の 高低の方向は，周波数変換後の出力波の周波数で高低 の方向が反転する．変調波の周波数の高低の方向が反 転すると一般的には受信機で復調できない場合もあり える．今回，フロンドエンドのプリセレクタとして利 用しているアンリツ社製のスペクトラムアナライザ MS2724B の IF(中 間 周 波 数 37.8MHz)出 力 の 周 波 数 の 高 図 2 低の方向が同スペクトラムアナライザの入力の周波数 試作した受信用周波数コンバータのブロッ の高低の方向と，どのような関係になっているかの仕 ク図 様は，表 3 のとおりである． IF 出 力 の 周 波 数 の 高 低 の 方 向（ 受 信 入 力 周 波 数 の 高 1 チャネルに周波数変換された任意の周波数の受信波 を 2.4GHz 帯 に お け る Cisco CleanAir Technology で 反 応 低の方向に対して）が，反転の場合は，変調波の周波 さ せ て み て ，そ の 挙 動 を ，無 線 LAN コ ン ト ロ ー ラ に 接 数の高低の方向が反転しているが，この場合は，試作 続 し た パ ー ソ ナ ル コ ン ピ ュ ー タ (PC)に て 把 握 す る ． した受信用周波数コンバータの局部発振周波数を， 3.2. 構 成 の詳 細 Upper local の 2412+37.8=2449.8MHz に 設 定 す る と ，コ 試作した受信用周波数コンバータへの入力周波数 ンバータの出力の変調波の周波数の高低の方向がさら 37.8MHz の 信 号 は ， ア ン リ ツ 社 製 の ス ペ ク ト ラ ム ア ナ に 反 転 す る こ と に な り ，最 終 的 に ，無 線 LAN ア ク セ ス ラ イ ザ MS2724B の ゼ ロ ス パ ン 設 定 時 の IF（ 中 間 周 波 ポ イ ン ト CAP3500e へ の 入 力 周 波 数 の 高 低 の 方 向 は ， 5 受信入力 周波数 9.2GHz ∼ 13GHz 非反転（入力と同じ高低方向） CleanAir Technology の 動 作 モ ー ド は ，Monitor Mode AP に 設 定 し た の で ，無 線 LAN ア ク セ ス ポ イ ン ト か ら の 送 信は「ない」状況になるので，送信受信兼用の２つの アンテナコネクタには，アンテナは未接続とした．そ 13GHz ∼ 反転 して，試作した受信用周波数コンバータの出力を，受 非反転（入力と同じ高低方向） （３）プリセレクタであるスペクトラムアナライザの 16.5GHz 表 3 今 回 の 測 定 で は ， 上 記 項 目 ① の よ う に ， Cisco に対して） 反転 20GHz ②受信アンテナコネクタ： （受信入力周波数の高低の方向 0Hz ∼ 9.2GHz 16.5GHz ∼ は ， 156kHz で あ る ． IF 出 力 の 周 波 数 の 高 低 の 方 向 信専用のアンテナコネクタへ入力するように接続した． 設定 アンリツ社製のスペクトラムアナライザ ①受信アンテナ： MS2724B の 受 信 入 力 周 波 数 の 高 低 の 方 向 に 対 す る 2.4GHz 帯 用 の 利 得 2dBi の 水 平 面 内 無 指 向 性 の ア ン IF(中 間 周 波 数 37.8MHz)出 力 の 周 波 数 の 高 低 の 方 向 と テナ（スペクトラムアナライザのオプション品のアン の関係の仕様 テ ナ ）を ，そ の ま ま 2.6GHz 付 近 で も 利 用 し た ．な お ， スペクトラムアナライザとの接続には変換コネクタ 伝搬してきてアンテナで受信されてプリセレクタへ入 （ SMA 型 と N 型 ） １ 個 を 使 っ た ． な お ， 受 信 ア ン テ 力された変調波の周波数の高低の方向と同じにするこ ナは，受信場所（東京都世田谷区内の住宅地）の屋内 と が 可 能 と な る ．な お ，Upper local 時 の 局 部 発 振 周 波 ２ 階 の 窓 際 に 設 置 し た （ 地 上 高 約 4m）． 数 2449.8MHz は ，2.4GHz 帯 の 第 9 チ ャ ネ ル (2452MHz) ② 受 信 周 波 数 ： 2610MHz 付近になってしまうが承知しておく． ス ペ ク ト ラ ム ア ナ ラ イ ザ で ，2.6GHz 付 近 で 受 信 で き ている受信波を確認したところ，受信波は，概ね 4. 試 作 し た 受 信 用 周 波 数 コ ン バ ー タ と 受 信 シ 10MHz 幅 に て ， 3 つ の 受 信 波 （ 概 ね の 中 心 周 波 数 が ， ステムよる実験 2600MHz，2610MHz，及 び 2620MHz）が 存 在 し て い る 4.1. 2.6GHz 付 近 での受 信 実 験 状況だったので，中央の受信波の中心周波数付近の （１）目的 2610MHz を ， 設 定 し た ． Cisco CleanAir Technology は ， 無 線 LAN 周 波 数 帯 ③ IF(中 間 周 波 数 37.8MHz)出 力 の 帯 域 幅 ： 10MHz （ 2.4GHz 帯 及 び 5GHz 帯 ） に お い て ， 表 1 に 示 し た 上 記 項 目 ② の と お り ，１ つ の 受 信 波 は ，概 ね 10MHz 17 種 類 の 電 波 干 渉 源 を 推 測 認 識 し て 分 類 す る こ と が 幅 と 理 解 で き た の で ， 10MHz を 設 定 し た ． 可 能 で あ り ，そ の 分 類 の 1 つ に WiMAX Mobile が 存 在 ④スペクトラムアナライザのプリアンプ： し て い る ．日 本 で は ，無 線 LAN 周 波 数 帯 で 広 帯 域 移 動 動作させた．メーカからの情報では，プリアンプの 無 線 ア ク セ ス シ ス テ ム (WiMAX)を 受 信 で き な い の で ， 利 得 は 15dB か ら 20dB 程 度 で あ る ． 試作した受信用周波数コンバータを用いた受信システ （４）試作した受信用周波数コンバータの設定等 ム を 使 っ て 2.6GHz 付 近 の 広 帯 域 移 動 無 線 ア ク セ ス シ ① 局 部 発 振 周 波 数 ： 2449.8MHz ス テ ム (WiMAX) と 推 測 さ れ る 電 波 を 受 信 し て ， Cisco Upper local の 2412+37.8=2449.8MHz に 設 定 し た ． CleanAir Technology が ， ど の よ う な 反 応 を す る か を 把 ②プリセレクタであるスペクトラムアナライザと 握 す る た め に ， 2.6GHz 付 近 で の 受 信 実 験 を 実 施 し た ． の接続： 図 1 に示した受信システムを構成する各機器の設定 長 さ 80cm ケ ー ブ ル（ 両 端 に SMA 型 コ ネ ク タ 付 き ） について，次の項目（２）以降で述べる． １ 本 と ，変 換 コ ネ ク タ（ BNC 型 と N 型 ）１ 個 を 使 っ （ ２ ） 無 線 LAN ア ク セ ス ポ イ ン ト と 無 線 LAN コ ン ト た． ローラの設定 ③ 無 線 LAN ア ク セ ス ポ イ ン ト と の 接 続 ： ① Cisco CleanAir Technology の 動 作 モ ー ド ： Monitor 長 さ 50cm ケ ー ブ ル（ 各 端 に N 型 コ ネ ク タ と RP-TNC 型 コ ネ ク タ 付 き ）１ 本 と ，変 換 コ ネ ク タ（ SMA 型 と N Mode AP 表 2 で 示 し た Monitor Mode AP（ 無 線 LAN ア ク セ ス 型）１個を使った． ポイントが，受信専用のモニタモードになる）に設定 （５）実験結果 し た ． こ の モ ニ タ モ ー ド の 場 合 ， 周 波 数 分 解 能 RBW ① 図 3 に ， Cisco CleanAir Technology が 受 信 波 を 推 6 図 3 Cisco CleanAir Technology が 受 信 波 を 推 測 認 識 し て 分 類 し た 表 示 画 面 測 認 識 し て 分 類 し た 表 示 画 面 を 示 す ． Interferer Type InterfererType が Continuous TX と 表 示 さ れ て い る 受 信 に 波 は ，2.4GHz 帯 の 無 線 LAN の 第 8 チ ャ ネ ル が 2447MHz， Affected Channel が 1,2,3,4 と し て WiMax Mobile そ し て ，第 9 チ ャ ネ ル が 2452MHz な の で ，試 作 し た 受 が表示されたことを確認できた． な お ， Detected Time Sat Jun2 15:47:22 2012 信 用 周 波 数 コ ン バ ー タ の 局 部 発 振 周 波 数 2449.8MHz と表 の漏えい波が認識されていると理解できる． 示されているが，プリセレクタであるスペクトラムア 今回の実験では，試作した受信用周波数コンバータ ナ ラ イ ザ の IF 出 力 を 試 作 し た 受 信 用 周 波 数 コ ン バ ー タ へ 入 力 開 始 し た 時 刻 は 概 ね Sat Jun2 15:46:43 2012 で への入力信号の周波数帯域幅は，プリセレクタで設定 あ る と 電 波 時 計 （ 標 準 電 波 JJY を 受 信 利 用 す る 時 計 ） し た 2412MHz（ 2.4GHz 帯 の 無 線 LAN の 第 1 チ ャ ネ ル ） を 目 視 確 認 し て い る の で ， 約 39 秒 で ， 受 信 波 は 検 知 ， +-5MHz が 想 定 し た 仕 様 で あ る が ，一 方 ，Cisco CleanAir そして，推測認識されて分類完了となったと理解でき Technology の 動 作 モ ー ド は ，Monitor る． し た の で 表 2 で 示 し た よ う に ， 無 線 LAN の す べ て の Mode AP に 設 定 ま た ， 図 3 で の 項 目 RSSI(dBm)は Monitor Mode AP 周波数チャネルが周波数センシングされている．図 2 （ 周 波 数 分 解 能 RBW： 156kHz） で 動 作 し て い る と き に示したように，試作した受信用周波数コンバータの の 受 信 電 力 で あ り ，項 目 Duty Cycle(%)は 測 定 時 間 長 に 出力側には共振回路（フィルタ）はないので，同コン 対する受信波を検知した時間長の割合（但し，測定時 バ ー タ 内 部 か ら の 局 部 発 振 周 波 数 2449.8MHz の 漏 え 間長の具体的な長さはメーカから非公開）であり，項 い 波 は ， Monitor Mode AP で 動 作 す る Cisco CleanAir 目 Severity は RSSI や DutyCycle 等 を 考 慮 し て メ ー カ が Technology で は 検 知 さ れ る こ と に な る ． なお，プリセレクタであるスペクトラムアナライザ 独 自 に 定 義 し た 干 渉 に よ る 悪 さ の 指 標 で あ る （ 100 が 最大に悪い状況を示し，0 が最小値となり，数字が大 の IF 出 力 を 試 作 し た 受 信 用 周 波 数 コ ン バ ー タ へ 入 力 きい値ほど，干渉によって悪い状況であることを意味 開 始 し た 時 刻 は ， 先 に 述 べ た よ う に 概 ね Sat Jun2 す る ）．な お ，受 信 電 力 は ，本 実 験 を 実 施 す る 前 の 予 備 15:46:43 2012 で あ る が ， 図 3 で ， Affected Channel が 実 験 に て ， 周 波 数 分 解 能 RBW の 帯 域 幅 内 の 受 信 電 力 7,8,9,10 で の Detected Time Sat Jun2 15:40:38 2012 で は な く ， Cisco CleanAir Technology が 検 知 ， 推 測 認 なっていて，約 6 分間前の時刻が表示されている．こ 識した受信波の占有周波数帯域幅内の受信電力になっ れ は IF 出 力 を 入 力 す る 前 の 準 備 段 階 で の 試 作 し た 受 ていると推測できた（この受信電力の詳細は，メーカ 信 用 周 波 数 コ ン バ ー タ の 局 部 発 振 周 波 数 2449.8MHz か ら 非 公 開 ）． の 漏 え い 波 の 情 報 が ，単 に 保 持 さ れ て い る だ け で あ る ． と ③ 図 3 で ， Affected Channel が unknown に て ， ② Affected Channel が unknown の WiMax Mobile と ， Affected Channel が 7,8,9,10 の Continuous TX も 検 知 ， InterfererType が WiMax Mobile と 表 示 さ れ て い る 受 信 そして，推測認識されているが，下記項目（６）にて 波 は ， Affected Channel が 1,2,3,4 と し て 検 知 さ れ た 考察する． WiMax Mobile の 受 信 波 の イ メ ー ジ 周 波 数 の 一 部 で あ （６）考察 る と 推 測 さ れ る ． 図 4 に Cisco CleanAir Technology が 具備する簡易なスペクトラムアナライザ機能の表示 ① 総 務 省 の 電 波 の 使 用 状 況 の 詳 細 [14] か ら は ， 2610MHz 付 近 は ， 広 帯 域 移 動 無 線 ア ク セ ス シ ス テ ム （ Non-WiFi Channel Utilization）を 示 し た ．横 軸 の 数 字 (WiMAX)が 運 用 さ れ て い る と 理 解 し て い る ． 従 っ て ， は 2.4GHz 帯 の 無 線 LAN の 13 波 の 各 周 波 数 チ ャ ネ ル 今 回 の 実 験 で 得 ら れ た 図 3 の 結 果 は ，妥 当 で あ る と 考 (Channel)の 番 号 を 表 し て い る ．縦 軸 は ， Cisco CleanAir えられる． Technology に よ っ て 検 知 ， そ し て 推 測 認 識 し て 分 類 さ れ た 受 信 波 （ Legend） の 各 周 波 数 チ ャ ネ ル (Channel)に ② 図 3 で ， Affected Channel が 7,8,9,10 に て ， 7 図 4 Cisco CleanAir Technology が 具 備 す る 簡 易 な ス ペ ク ト ラ ム ア ナ ラ イ ザ 機 能 の 表 示 お け る あ る 測 定 時 間 中 に お け る 利 用 率 (%) で あ る ． を す る か を 把 握 す る た め に ， 550MHz 付 近 で の 受 信 実 Channel が 1,2,3,4 の 他 に ， Channel が 13（ 2472MHz） 験 を 実 施 し た ．図 1 に 示 し た 受 信 シ ス テ ム を 構 成 す る に も ，WiMax Mobile が わ ず か に 検 知 さ れ て い る ．試 作 各 機 器 の 設 定 に つ い て ，次 の 項 目（ ２ ）以 降 で 述 べ る ． した受信用周波数コンバータの局部発振周波数 （ ２ ） 無 線 LAN ア ク セ ス ポ イ ン ト と 無 線 LAN コ ン ト 2449.8MHz＋ 同 コ ン バ ー タ へ の 入 力 周 波 数 37.8MHz＝ ローラの設定 上 記 項 目 4.1（ ２ ） と 同 じ に 設 定 を し た ． 2487.6MHz（ イ メ ー ジ 周 波 数 ） は ， 2.4GHz 帯 の 無 線 LAN の 第 13 チ ャ ネ ル （ 2472MHz） の ＋ 15.6MHz で あ （３）プリセレクタであるスペクトラムアナライザの るが，そのイメージ周波数の一部が検知されたと推測 設定 さ れ る ． な お ， 図 4 の Channel が 7,8,9,10 の 利 用 率 が ①受信アンテナ： 90%を 越 え て い る Contiuous Transmitter は ，上 記 項 目 ② 550MHz 付 近 の 受 信 用 に 製 作 し た ３ 素 子 の 指 向 性 ア で述べた試作した受信用周波数コンバータの局部発振 ンテナ（キュビカルクワッド：１波長のループアンテ 周 波 数 2449.8MHz の 漏 え い 波 が 認 識 さ れ て い る と 理 ナに反射器用ループと導波器用ループを追加したアン 解できる． テ ナ ） を 利 用 し た ． 後 述 す る Ch32(587.142857MHz): 4.2. 550MHz 付 近 での受 信 実 験 テ レ ビ 埼 玉 （ JOUS-DTV)の 電 波 を 利 用 し て 簡 易 的 に 測 （１）目的 定 し た 本 ア ン テ ナ の 暫 定 的 な 性 能 は ， 利 得 は 約 7dBi， Cisco CleanAir Technology は ， 無 線 LAN 周 波 数 帯 FB 比（ Front to Back Ratio）は 約 4dB，及 び FS 比（ Front （ 2.4GHz 帯 及 び 5GHz 帯 ） に お い て ， 表 1 に 示 し た to Side Ratio） は 約 12dB で あ る ． 利 得 は ， ３ 素 子 の 指 17 種 類 の 電 波 干 渉 源 を 推 測 認 識 し て 分 類 す る こ と が 向性アンテナと１波長のループアンテナで受信して比 可能であるが，その分類の中には，地上デジタルテレ 較 し た と こ ろ ，約 4dB だ け ３ 素 子 の 指 向 性 ア ン テ ナ の ビ 放 送 (ISDB-T：Integrated Services Digital Broadcasting 受 信 電 力 (RBW10kHz で 測 定 )が 大 き か っ た ． １ 波 長 の - Terrestrial（ 統 合 デ ィ ジ タ ル 放 送 サ ー ビ ス -地 上 ） )は ループアンテナの対ダイポールアンテナの利得は約 存在していない．そこで，試作した受信用周波数コン 1dBd と い わ れ て い る の で [15] ， 約 4dB+ 約 バ ー タ を 用 い た 受 信 シ ス テ ム で ， 550MHz 付 近 の 地 上 1dBd+2.14dBi=約 7dBi と 推 定 し た ． な お ， ス ペ ク ト ラ デ ジ タ ル テ レ ビ 放 送 (ISDB-T)と 推 測 さ れ る 電 波 を 受 信 ム ア ナ ラ イ ザ と の 接 続 に は 変 換 コ ネ ク タ（ BNC 型 と N し て ， Cisco CleanAir Technology が ， ど の よ う な 反 応 型）１個を使った． 8 図 5 Cisco CleanAir Technology が 受 信 波 を 推 測 認 識 し て 分 類 し た 表 示 画 面 受信アンテナの方向は，下記項目②の周波数での受 して，推測認識されて分類完了となった．また，図 5 信電力が最大になるように設定した．その方向は，受 で の 項 目 RSSI(dBm)，項 目 Duty Cycle(%)，及 び ，項 目 信場所（東京都世田谷区内の住宅地）から見て，東京 Severity は ， 図 3 と 同 様 の 意 味 で あ る ． ② Affected Channel が unknown の Continuous TX と ， タワー（東京都港区）の方向になった．なお，受信場 Affected Channel が 7,8,9,10 の Continuous TX も 検 知 ， 所 の 受 信 ア ン テ ナ は ，屋 内 ２ 階 の 窓 際 に 設 置 し た が（ 地 上 高 約 4m）， 東 京 タ ワ ー は 目 視 で き る 状 況 で は な く ， そして，推測認識されているが，下記項目（６）にて 見通しは， 「なし」 で あ っ た ．ま た ，受 信 場 所（ 東 京 考察する． 都世田谷区内の住宅地）と東京タワー（東京都港区） （６）考察 ① 総 務 省 の 電 波 の 使 用 状 況 の 詳 細 [16] か ら は ， 間 の 地 表 大 円 距 離 は ， 約 9km で あ る ． 550MHz 付 近 は ， 地 上 デ ジ タ ル テ レ ビ 放 送 (ISDB-T)が ② 受 信 周 波 数 ： 557.142857MHz 運 用 さ れ て い る と 理 解 し て い る ． 557.142857MHz は ， ス ペ ク ト ラ ム ア ナ ラ イ ザ で ， 550MHz 付 近 で 受 信 で チ ャ ネ ル 番 号 27（ Ch27）で あ る が ，東 京 タ ワ ー か ら は ， きている受信波を確認したところ，受信波は，概ね 6MHz 幅 に て ， 9 つ の 受 信 波 （ 概 ね の 中 心 周 波 数 が ， NHK（ 日 本 放 送 協 会 ）総 合 テ レ ビ ジ ョ ン（ JOAK-DTV ） 515MHz か ら 563MHz ま で ） が 存 在 し て い る 様 子 だ っ が 送 信 さ れ て い る ．従 っ て ，今 回 の 実 験 で 得 ら れ た 図 5 た の で ， １ つ の 受 信 波 の 中 心 周 波 数 の 557.142857MHz の Interferer Type ：Continuous TX と い う 結 果 は ，地 上 を，設定した． デ ジ タ ル テ レ ビ 放 送 (ISDB-T)で あ る と 理 解 で き る ． ② Cisco CleanAir Technology は ， 無 線 LAN 周 波 数 帯 ③ IF(中 間 周 波 数 37.8MHz)出 力 の 帯 域 幅 ： 7MHz 上 記 項 目 ② の と お り ， １ つ の 受 信 波 は ， 概 ね 6MHz （ 2.4GHz 帯 及 び 5GHz 帯 ） に お い て ， 表 1 に 示 し た 幅と理解できたので，設定可能な一番近い値である 17 種 類 の 電 波 干 渉 源 を 推 測 認 識 し て 分 類 す る こ と が 可能であるが，その分類の中には，地上デジタルテレ 7MHz を 設 定 し た ． ビ 放 送 (ISDB-T)は 存 在 し て い な い ． 従 っ て ， 当 然 で あ ④スペクトラムアナライザのプリアンプ： る が 地 上 デ ジ タ ル テ レ ビ 放 送 (ISDB-T)に 特 徴 的 な 変 調 動作させた．メーカからの情報では，プリアンプの 利 得 は 15dB か ら 20dB 程 度 で あ る ． 波 の 状 況 は 推 測 認 識 さ れ ず に ，消 去 法 的 に 分 類 さ れ て ， （４）試作した受信用周波数コンバータの設定 最 終 的 に ，Interferer Type ： Continuous TX に 分 類 さ れ るに至ったと推測される． 上 記 項 目 4.1（ ４ ） と 同 じ に 設 定 を し た ． ③ 図 5 で ， Affected Channel が 7,8,9,10 に て ， （５）実験結果 ① 図 5 に ， Cisco CleanAir Technology が 受 信 波 を 推 InterfererType が Continuous TX と 表 示 さ れ て い る 受 信 測 認 識 し て 分 類 し た 表 示 画 面 を 示 す ． Interferer Type 波 は ， 上 記 項 目 4.1（ ６ ） ② で 考 察 し た よ う に ， 試 作 に した受信用周波数コンバータの局部発振周波数 Affected Channel が 1,2,3 と し て Continuous TX が 2449.8MHz の 漏 え い 波 が 認 識 さ れ て い る と 理 解 で き る ． 表示されたことを確認できた． と表示 ④ 図 5 で ， Affected Channel が unknown に て ， されているが，プリセレクタであるスペクトラムアナ InterfererType が Continuous TX と 表 示 さ れ て い る 受 信 ラ イ ザ の IF 出 力 を 試 作 し た 受 信 用 周 波 数 コ ン バ ー タ 波 は ，上 記 項 目 4.1（ ６ ）③ で 考 察 し た よ う に ，Channel へ 入 力 開 始 し た 時 刻 は 概 ね Sat Jun2 16:56:51 2012 で あ が 1,2,3 と し て 検 知 さ れ た Continuous TX の 受 信 波 の る と 電 波 時 計 （ 標 準 電 波 JJY を 受 信 利 用 す る 時 計 ） を イメージ周波数の一部であると推測される．本稿では 目 視 確 認 し て い る の で ，約 10 秒 で ，受 信 波 は 検 知 ，そ 記 載 を 省 略 す る が ， Cisco CleanAir Technology が 具 備 な お ， Detected Time Sat Jun2 16:57:01 2012 9 する簡易なスペクトラムアナライザ機能の表示 電力 （ Non-WiFi Channel Utilization ） で ， Channel が 13 （ 2472MHz）に も ，Continuous TX が わ ず か に 検 知 さ れ TVの 伝 送 帯 域 幅 ていることは確認した． 4.3. IEEE802.11af 草 案 1.03 で想 定 した TV の中 11af シ ス テ ム の 心 周 波 数 と 11af システムの中 心 周 波 数 が合 っ 伝送帯域幅 ている、または、合 っていない状 況 （Center on center，Center on lower，Center on higher TV の 3 種 類 ）を確 認 する受 信 実 験 周波数 11af （ １ ） IEEE802.11af の 概 要 IEEE802.11af は ， TV ホ ワ イ ト ス ペ ー ス （ TV 放 送 用 (a) Center on center に割り当てられているが，地理的条件や技術的条件に よって他の目的にも利用可能な周波数帯）を利用及び 電力 共存するために必要となる法的な必要条件に合致する IEEE802.11 の 物 理 層 及 び MAC 層 の 改 正 に 関 す る 標 準 化 で あ る [5]-[7]． 2010 年 1 月 か ら Task group に よ る 検 討 が 開 始 さ れ ， 2011 年 9 月 に 草 案 1.03(IEEE P802.11af/D1.03)が 承 認 さ れ て い て ，現 在 も ，さ ら に 標 準 化 作 業 が 推 進 さ れ て い る ．IEEE802.11 シ リ ー ズ の 無 線 LAN は ， 2.4GHz 帯 と 5GHz 帯 で 運 用 さ れ て き て い るが，より電波伝搬特性が良好である低い周波数帯の 11af TV ホ ワ イ ト ス ペ ー ス（ 11af で は 174MHz か ら 862MHz を 想 定 )で IEEE802.11 シ リ ー ズ の 無 線 LAN が ， 将 来 ， (b) Center TV on 周波数 lower 運用できることになれば，多くの利用者にとって，大 変に有益である． IEEE802.11af 草 案 1.03 で は ，１ チ ャ ネ ル あ た り の 伝 電力 送 帯 域 幅 は ， 現 在 11n 等 で 実 現 さ れ て い る 20MHz や 40MHz に 加 え て ， 新 た に 5MHz と 10MHz が 追 加 さ れ ている（なお，今後の標準化作業の中で，変更される 可 能 性 は あ る ）．そ し て 図 6 の よ う に ，TV の 中 心 周 波 数 と 11af シ ス テ ム の 中 心 周 波 数 が 合 う 、ま た は 、合 わ な い 状 況 も 想 定 し て い る [6],[7]． 即 ち ， 次 の 3 種 類 の 状況が想定されている． 図 6 の (a) Center on center：11af シ ス テ ム の 中 心 周 波 数 TV が ， TV の 中 心 周 波 数 と 同 じ で あ る 状 況 ． 周波数 11af 図 6 の (b) Center on lower：11af シ ス テ ム の 中 心 周 波 数 (c) Center が ， TV の 中 心 周 波 数 よ り 低 い 状 況 ． 図 6 の (c) Center on higher： 11af シ ス テ ム の 中 心 周 波 図 6 数 が ， TV の 中 心 周 波 数 よ り 高 い 状 況 ． on higher TV の 中 心 周 波 数 と 11af シ ス テ ム の 中 心 周 波 数が合う，または，合わない状況 な お ，IEEE802.11af 草 案 1.03 で は ，一 次 利 用 者（ TV 放送局）を保護する機能（一次利用者に割り当てられ 理 解 で き る [6],[7],[17]． た周波数の空き状況を把握する機能）は，周波数セン （２）受信実験の目的 シングではなく，データベース（一次利用者の情報： TV ホ ワ イ ト ス ペ ー ス に お け る 周 波 数 セ ン シ ン グ は ， 送信所の場所，周波数，送信電力等）を参照すること セ ン シ ン グ レ ベ ル （ 感 度 ）， セ ン シ ン グ の 時 間 間 隔 や ， で 実 現 す る 様 子 で あ る ．こ れ は ，米 国 FCC に お け る 技 誤った検出しないこと等，一次利用者を確実に保護す 術基準により，データベースを参照できる場合には， るためには，実装へ向けた低コスト化も考慮すると， 周波数センシングは不要という規程に基づいていると 課題は多いと思われる．しかしながら，周波数センシ 10 ン グ は ，米 国 FCC に お け る 技 術 基 準 で は ，デ ー タ ベ ー ス（一次利用者の情報：送信所の場所，周波数，送信 電力等）を参照できない場合は必須であり，また，シ ン ガ ポ ー ル 国 IDA の 技 術 基 準 で は ，す べ て の デ バ イ ス で 必 須 と な っ て い る [6],[7]． 電波環境状況は動的に変化するものであるから，よ り柔軟に，より適切に，周波数の空き状況を把握する ためには，静的なデータによるデータベースの参照に 加えて，動的で実時間のデータを得る周波数センシン グ (電 波 監 視 )の 方 法 も 利 用 で き る こ と が 理 想 で あ る ． そこで，試作した受信用周波数コンバータを用いた 受 信 シ ス テ ム で 地 上 デ ジ タ ル テ レ ビ 放 送 (ISDB-T)を 受 信 す る 際 に ，IEEE802.11af 草 案 1.03 で 想 定 し た TV の 図 7 Ch32(587.142857MHz):テ レ ビ 埼 玉（ JOUS-DTV) 中 心 周 波 数 と 11af シ ス テ ム の 中 心 周 波 数 が 合 っ て い を中心周波数に設定したスペクトラムアナライザの受 る 状 況（ Center on center）や ，合 っ て い な い 状 況（ Center 信表示画面 on lower，Center on higher）を 実 験 的 に 再 現 さ せ て み て ， Cisco CleanAir Technology が ， ど の よ う な 反 応 を す る 波数と見なせる． かを把握することで，基礎的な知見を得るための受信 受信場所（東京都世田谷区内の住宅地）では，本実 実験を実施した． 験の準備を開始した本年の 3 月中旬から週末（土日） （３）実験で受信した地上デジタルテレビ放送 の昼間帯は、プリセレクタであるスペクトラムアナラ 図 1 に 示 し た 受 信 シ ス テ ム で ， Ch32 イ ザ を 使 っ て 、 最 低 で も １ 時 間 程 度 は 、 (587.142857MHz):テ レ ビ 埼 玉（ JOUS-DTV）を 受 信 し て ， Ch32(587.142857MHz):テ レ ビ 埼 玉 （ JOUS-DTV)や 、 そ Cisco CleanAir Technology の 反 応 を 把 握 し た ． プ リ セ の上下の周波数チャネルの状況を見ていたが、 レクタであるスペクトラムアナライザの受信周波数を Ch32(587.142857MHz)の 隣 接 チ ャ ネ ル は ， 図 7 に 示 す Ch32(587.142857MHz)を 中 心 に 高 低 1MHz 間 隔 で 変 化 よ う に ，空 き 周 波 数 と 見 な せ た の で ，本 受 信 実 験 で は ， さ せ る こ と で ，Center on center，Center on lower，及 び ， Ch32(587.142857MHz):テ レ ビ 埼 玉 （ JOUS-DTV)の 受 信 Center on higher を 想 定 し た ． 波を採用した． 地 上 デ ジ タ ル テ レ ビ 放 送 (ISDB-T)の 受 信 対 象 と し て ， 図 1 に示した受信システムを構成する各機器の設 Ch32(587.142857MHz): テ レ ビ 埼 玉 （ JOUS-DTV ） を 採 定について，次の項目（４）以降で述べる． 用した理由は，基礎的な知見を得るための最初の段階 （ ４ ） 無 線 LAN ア ク セ ス ポ イ ン ト と 無 線 LAN コ ン ト な の で ，隣 接 チ ャ ネ ル の 影 響 は ， 「 な し 」と な れ る シ ン ローラの設定 プルな状況で受信実験を実施したかったからである． 図 7 ① Cisco CleanAir Technology の 動 作 モ ー ド ： Local は ， Ch32(587.142857MHz): テ レ ビ 埼 玉 Mode AP （ JOUS-DTV ） を 中 心 周 波 数 に 設 定 し た プ リ セ レ ク タ 表 2 で 示 し た Local Mode AP（ 無 線 LAN ア ク セ ス ポ であるスペクトラムアナライザの受信表示画面の一例 イ ン ト が ，無 線 LAN 通 信（ 送 受 信 ）で 運 用 す る 特 定 の で あ る (受 信 日 時 ： 2012 年 6 月 5 日 16 時 30 分 ， 受 信 １つの周波数（チャネル）内だけを電波監視するモー 場所：下記項目（５）①で述べる東京都世田谷区内の ド ） に 設 定 し た ． Local Mode AP は ， 表 2 に 示 し た よ 住 宅 地 ）．ス パ ン 設 定 は 60MHz，RBW 設 定 は 10kHz で う に ，周 波 数 分 解 能 が 78kHz(20MHz 幅 伝 送 時 ）が 可 能 ある． で あ り ， Monitor Mode AP（ 40MHz 幅 伝 送 相 当 で 動 作 図 7 からは，次のことがわかる． な の で ，周 波 数 分 解 能 が 156kHz）よ り 周 波 数 分 解 能 が ① Ch32(587.142857MHz)よ り 高 い 周 波 数 側 は ， 地 上 高いので，採用した． デ ジ タ ル テ レ ビ 放 送 (ISDB-T)と 推 測 で き る 受 信 波 が な な お ， Local Mode AP の 場 合 ， 無 線 LAN ア ク セ ス ポ く，空き周波数と見なせる． イ ン ト は ， 下 記 項 目 ② の 2.4GHz 帯 の 電 波 を 送 信 す る ② Ch32(587.142857MHz) よ り 低 い 周 波 数 側 は ， タ イ ミ ン グ は 存 在 す る が（ 例：ビ ー コ ン 波 の 送 信 ），今 Ch29(569.142857MHz： 周 波 数 範 囲 566.142857MHz か 回 の 実 験 で は ，無 線 LAN 通 信 の た め の ク ラ イ ア ン ト 端 ら 572.142857MHz) ま で は 地 上 デ ジ タ ル テ レ ビ 放 送 末 は ，「 な し 」， で あ り ， ま た ， プ リ セ レ ク タ で の 受 信 (ISDB-T) と 推 測 で き る 受 信 波 が な い ． 即 ち ， 波 は 587.142857MHz 付 近 で あ り 2.4GHz 帯 と は 異 な る 587.142857-566.142857=21MHz の 周 波 数 幅 は ， 空 き 周 ので悪影響は， 「 な し 」と 判 断 し て ，周 波 数 分 解 能 の 高 11 （６）測定手順 さ を 優 先 し て Local Mode AP を 採 用 し た ． ② 無 線 LAN 通 信 （ 送 受 信 ） の 周 波 数 ： 2412MHz ① Center on center (2.4GHz 帯 の 無 線 LAN の 第 １ チ ャ ネ ル の 中 心 周 波 (Step1)無 線 LAN コ ン ト ロ ー ラ 内 部 の 時 刻 を ，電 波 時 と Center on higher の場合 数) 計 （ 標 準 電 波 JJY を 受 信 利 用 す る 時 計 ） を 目 視 参 照 し ③ ビ ー コ ン 波 の 送 信 間 隔 ： 600msec て，手動で，日本標準時に設定する． (Step2)プ リ セ レ ク タ で あ る ス ペ ク ト ラ ム ア ナ ラ イ ザ 通 常 の 無 線 LAN 通 信 で は ビ ー コ ン 波 の 送 信 間 隔 100msec で あ る が ， 今 回 の 実 験 で は 設 定 で き る 最 長 の の 周 波 数 を 600msec ま で 延 長 し て ，無 線 LAN 通 信（ 送 受 信 ）す る Ch32(587MHz)の テ レ ビ 埼 玉 （ JOUS-DTV） を 受 信 す る 587.142857+df MHz に 設 定 し ， Local Mode AP で あ っ て も ， 極 力 ， 受 信 に 専 念 で き る （スペクトラムアナライザの画面上で受信できている 時間を確保した． こ と を 確 認 す る ）． こ こ で ， df の 初 期 値 は 0 で あ る ． なお，スペクトラムアナライザのスパン設定は （５）プリセレクタであるスペクトラムアナライザの 60MHz に 設 定 す る ． 設定． (Step3)プ リ セ レ ク タ で あ る ス ペ ク ト ラ ム ア ナ ラ イ ザ ①受信アンテナ： 上 記 項 目 4.2（ ３ ） ① と 同 じ で あ る ． 受 信 ア ン テ ナ を ゼ ロ ス パ ン 設 定 に 変 更 し ， IF(中 間 周 波 数 )の 周 波 数 の方向は，下記項目②の周波数での受信電力が最大に 帯 域 幅 を 16MHz に 設 定 し て ，IF(中 間 周 波 数 )出 力 信 号 なるように設定した．その方向は，受信場所（東京都 を，試作した受信用周波数コンバータへ入力する．こ 世田谷区内の住宅地）から見て，テレビ埼玉・浦和テ の際の日本標準時の時刻（時分秒）を電波時計（標準 レ ビ 送 信 所 (平 野 原 送 信 所 ， 新 開 タ ワ ー )（ 埼 玉 県 さ い 電 波 JJY を 受 信 利 用 す る 時 計 ） を 目 視 参 照 し て 記 録 し たま市桜区）の方向になった．なお，受信場所の受信 て お く ． こ の 時 刻 を ， Cisco CleanAir Technology に よ アンテナは，屋内 2 階の窓際に設置したが（地上高約 る電波監視（周波数センシング）の開始時刻と定義す 4m）， テ レ ビ 埼 玉 ・ 浦 和 テ レ ビ 送 信 所 は 目 視 で き る 状 る． 況 で は な く ，見 通 し は ， 「なし」 (Step4)Cisco CleanAir Technology が ， 受 信 波 を 推 測 で あ っ た ．な お ，受 信場所（東京都世田谷区内の住宅地）とテレビ埼玉・ 認識して分類するか，否かを待つ．受信波を推測認識 浦 和 テ レ ビ 送 信 所 (平 野 原 送 信 所 ， 新 開 タ ワ ー )（ 埼 玉 し て 分 類 し た 場 合 に は ， 表 示 さ れ た Detected Time と 県 さ い た ま 市 桜 区 ） 間 の 地 表 大 円 距 離 は ， 約 24km で 受 信 電 力 を 記 録 す る ． こ の Detected Time を ， Cisco ある． CleanAir Technology が ， 受 信 波 を 検 知 ， 推 測 認 識 し て ② 受 信 周 波 数 ： 587.142857MHz を 中 心 に 高 低 1MHz 分類した時刻と定義する．一方，5 分間待っても，受 間 隔 で 設 定 し た ． 即 ち ， Center on center（ 11af シ ス テ 信波を検知，推測認識して分類されないときは，今回 ム の 中 心 周 波 数 が ， TV の 中 心 周 波 数 と 合 っ て い る 状 の 測 定 は ， こ の (Step4)で 終 了 と す る ． 況 ） を 想 定 し た 受 信 実 験 を す る た め に は ， (Step5)プ リ セ レ ク タ で あ る ス ペ ク ト ラ ム ア ナ ラ イ ザ 587.142857MHz を 設 定 し た ．一 方 ，Center on higher （ 11af の ス パ ン 設 定 を 60MHz に 変 更 設 定 し ， テ レ ビ 埼 玉 シ ス テ ム の 中 心 周 波 数 が ， TV の 中 心 周 波 数 よ り 高 い （ JOUS-DTV ） を 受 信 す る （ ス ペ ク ト ラ ム ア ナ ラ イ ザ 状況）を想定した受信実験をするためには， の 画 面 上 で 受 信 で き て い る こ と を 確 認 す る ）． 587.142857MHz か ら 高 い 側 へ 1MHz 間 隔 で 設 定 し ， なお，このスパン変更設定で，ゼロスパン設定では Center on lower(11af シ ス テ ム の 中 心 周 波 数 が ，TV の 中 な く な っ た の で ， 自 動 的 に IF(中 間 周 波 数 )出 力 信 号 は 心 周 波 数 よ り 低 い 状 況 )を 想 定 し た 受 信 実 験 を す る た 停止し，試作した受信用周波数コンバータへの入力信 め に は ， 587.142857MHz か ら 低 い 側 へ 1MHz 間 隔 で 設 号 も ，「 な し 」 となる． (Step6)数 分 程 度 の 時 間 の 経 過 を 待 ち ，Cisco CleanAir 定した．より具体的な設定するタイミングは，下記項 Technology の 出 力 表 示 か ら ， 上 記 (Step4)で 検 知 ， 推 測 目（６）測定手順で述べる． ③ IF(中 間 周 波 数 37.8MHz)出 力 の 帯 域 幅 ： 16MHz 認識して分類された受信波の情報がなくなったことを 最 大 の 16MHz に 設 定 し て 実 験 し た ．よ り 具 体 的 な 設 確認する． 定するタイミングは，下記項目（６）測定手順で述べ (Step7) (Step2)の df=1MHz と し て 増 加 さ せ た 後 ， (Step3)か ら (Step6)を 実 施 す る ． る． (Step8) こ の 後 は ， (Step7)を ， df=3MHz か ら 13MHz ④スペクトラムアナライザのプリアンプ： ま で ， 原 則 1MHz ご と に 増 加 さ せ て 実 施 す る ． な お ， 動作させた．メーカからの情報では，プリアンプの 今回の実験では，測定の効率をあげて動作の全体像を 利 得 は 15dB か ら 20dB 程 度 で あ る ． 早 期 に 把 握 し た い の で ，次 の df は ，未 実 施 と し て ，対 ⑤試作した受信用周波数コンバータの設定等 応 し た ． 未 実 施 の df(MHz)=2, 6, 7 及 び ， 9． 上 記 項 目 4.1（ ４ ） と 同 じ に 設 定 を し た ． 12 ② Center on center と Center on lower の場合 上 記 項 目 ① の (Step1)か ら (Step6)を 実 施 す る ． 次 に ， 上 記 項 目 ① の (Step7)に お い て ， df=-1 MHz と し て減少させて，実施する． 次 に ，上 記 項 目 ① の (Step8)に お い て ，df=-3MHz か ら -13MHz ま で ， 原 則 1MHz ご と に 減 少 さ せ て ， 実 施 す る．なお，今回の実験では，測定の効率をあげて動作 の 全 体 像 を 早 期 に 把 握 し た い の で ，次 の df は ，未 実 施 と し て ，対 応 し た ．未 実 施 の df(MHz)=-2, -6, -7 及 び ， -9． （７）実験結果 上記項目（６）測定手順を２回実施した． 測 定 日 時 は ， 2012 年 5 月 28 日 （ 月 ） 0 時 か ら 3 時 の間である． ① 図 8 に は ， 縦 軸 に Cisco CleanAir Technology が ， 図 9 中心周波数の差と検出時間の関係 受信波を検知，推測認識して分類したときの受信電力 (dBm)を ， 横 軸 に 周 波 数 変 換 さ れ た 受 信 波 （ テ レ ビ 埼 の 中 心 周 波 数 の 差 (MHz)を と っ た 場 合 の 測 定 結 果 を 表 玉（ JOUS-DTV））の 中 心 周 波 数 と 想 定 し た 11af シ ス テ し た ．横 軸 の 解 釈 は ，上 記 項 目 ① に 記 載 と 同 じ で あ る ． ム の 中 心 周 波 数 の 差 (MHz)を と っ た 場 合 の 測 定 結 果 を 検 出 時 間 （ 秒 ） は ， 各 中 心 周 波 数 の 差 (MHz)に お け る 示 し た ． 受 信 電 力 (dBm) は ， 各 中 心 周 波 数 の 差 (MHz) ２ 回 測 定 の 平 均 値 で あ る（ 但 し 中 心 周 波 数 の 差 ＝ 0MHz における２回測定の平均値である（但し中心周波数の は ５ 回 測 定 の ，同 差 ＝ +3MHz は ３ 回 測 定 の ，各 平 均 値 差 ＝ 0MHz は ５ 回 測 定 の ，同 差 ＝ +3MHz は ３ 回 測 定 の ， で あ る ）． 各 平 均 値 で あ る ）． （８）考察 ① 図 8 で は ， 横 軸 の 中 心 周 波 数 の 差 が ， 約 +8MHz 以 上 の 場 合 で ，ま た ，約 -8MHz 以 下 の 場 合 で ，CleanAir Technology が 示 す 受 信 電 力 は ，最 大 値 よ り 約 3dB 以 上 の減少となる傾向がわかる．この傾向は，プリセレク タ で あ る ス ペ ク ト ラ ム ア ナ ラ イ ザ の IF(中 間 周 波 数 )の 周 波 数 帯 域 幅 を 16MHz に 設 定 し た と き の こ と で あ る か ら ， そ の IF(中 間 周 波 数 )出 力 の フ ィ ル タ の 周 波 数 特 性が表現されていると考えられる． ② 図 9 で は ，検 出 時 間 は ，概 ね 2 つ の グ ル ー プ に 分 か れ る 傾 向 に あ る と 理 解 で き る ．1 つ 目 の グ ル ー プ は ， 横 軸 の 中 心 周 波 数 の 差 が +3MHz の 場 合 を 除 く と ，約 ＋ 図 8 -5MHz 以 下 の 場 合 で ， 検 出 時 間 は 約 8 秒 以 内 で あ る ． 中心周波数の差と受信電力の関係 ２ つ 目 の グ ル ー プ は ，横 軸 の 中 心 周 波 数 の 差 が +-5MHz よ り 大 き い 場 合 で ，検 出 時 間 は 約 6 秒 か ら 約 25 秒 に 分 横 軸 の 右 側 方 向 が ， Center on higher（ 11af シ ス テ ム 散している． の 中 心 周 波 数 が ， TV の 中 心 周 波 数 よ り 高 い 状 況 ） を 想 定 し た 場 合 に な り ， 反 対 の 左 側 方 向 が ， Center on 図 10 は ，図 8 と 図 9 の 測 定 デ ー タ を ，受 信 電 力 を lower(11af シ ス テ ム の 中 心 周 波 数 が ，TV の 中 心 周 波 数 横 軸 に ，検 出 時 間 を 縦 軸 に と っ て 表 現 し た 図 で あ る が ， よ り 低 い 状 況 )を 想 定 し た 場 合 に な る ．横 軸 が 0MHz は ， 検 出 時 間 が 43 秒 の デ ー タ を 除 く と（ こ の デ ー タ は 図 9 Center on center（ 11af シ ス テ ム の 中 心 周 波 数 が ，TV の で の 横 軸 の 中 心 周 波 数 の 差 が +3MHz の 場 合 に 同 じ ）， 中 心 周 波 数 と 合 っ て い る 状 況 ）を 想 定 し た 場 合 に な る ． 受 信 電 力 が 概 ね -78dBm を 境 に ，２ つ の グ ル ー プ に 分 か ② 図 9 は ，縦 軸 に CleanAir Technology に よ る 電 波 監 れる傾向は，さらに理解できる．受信電力が概ね 視（ 周 波 数 セ ン シ ン グ ）の 開 始 時 刻 と ，受 信 波 を 検 知 ， -78dBm よ り 大 き い グ ル ー プ は ， 図 9 で の １ つ 目 の グ 推 測 認 識 し て 分 類 し た 時 刻 と の 差 ，即 ち ，検 出 時 間（ 秒 ） ル ー プ （ 横 軸 の 中 心 周 波 数 の 差 が 約 +-5MHz 以 下 の 場 を，横軸に周波数変換された受信波（テレビ埼玉 合 ）で あ り ，受 信 電 力 が 概 ね -78dBm よ り 小 さ い グ ル ー （ JOUS-DTV））の 中 心 周 波 数 と 想 定 し た 11af シ ス テ ム プ は ，図 9 で の ２ つ 目 の グ ル ー プ（ 横 軸 の 中 心 周 波 数 13 中心周波数 の高低状況 (11af が TV に 対して) 中心周波 数の差 (MHz) 受信システムの周波数 帯 域 幅 （ 16MHz 幅 ） 内 に存在する受信波の周 波 数 帯 域 幅 (MHz) -13 0 -12 0 -11 0 -10 1 -8 3 -5 6 -4 6 -3 6 -1 6 0 6 テムの周波数帯域幅の中にすべて入らない状況も発生 1 6 す る ．図 11 は ，中 心 周 波 数 の 差 が +6MHz の Center on 3 6 4 6 5 6 8 3 10 1 11 0 12 0 13 0 Center on 図 10 lower 受信電力と検出時間の関係 の 差 が 約 +-5MHz よ り 大 き い 場 合 ） で あ る ． ③ 受 信 波（ テ レ ビ 埼 玉（ JOUS-DTV））の 周 波 数 帯 域 幅 は 約 6MHz で あ る が ， 本 実 験 の 受 信 シ ス テ ム の 周 波 数 帯 域 幅 は 16MHz な の で ，Center on higher や Center on lower を 想 定 し た 測 定 の 場 合 ， 受 信 波 （ テ レ ビ 埼 玉 Center on （ JOUS-DTV））の 周 波 数 帯 域 幅 が ，本 実 験 の 受 信 シ ス center higher の と き に ，受 信 波（ TV）の 周 波 数 帯 域 幅 が ，5MHz だけ本実験の受信システムの周波数帯域幅内に存在す る例を示した． Center on higher 表 4 中心周波数の差と受信システムの周波数帯 域 幅（ 16MHz 幅 ）内 に 存 在 す る 受 信 波 の 周 波 数 帯 域 幅 (MHz) 図 11 受 信 波 (TV)の 周 波 数 帯 域 幅 が 5MHz 幅 だ け 受信システムの周波数帯域幅内に存在する例 表 4 に，本実験における周波数変換された受信波 （ テ レ ビ 埼 玉（ JOUS-DTV））の 中 心 周 波 数 と 11af シ ス テ ム の 中 心 周 波 数 の 差 (MHz)と ， 受 信 シ ス テ ム の 周 波 数 帯 域 幅（ 16MHz 幅 ）内 に 存 在 す る 受 信 波 の 周 波 数 帯 域 幅 を 示 す ．中 心 周 波 数 の 差 が +-5MHz 以 下 の 場 合 は ， 受信波の周波数帯域幅はすべて受信システムの周波数 帯 域 幅 内 に 存 在 す る ．一 方 ，中 心 周 波 数 の 差 が +-5MHz 図 12 より大きい場合は，その差が大きくなるに従い，受信 受 信 シ ス テ ム の 周 波 数 帯 域 幅 （ 16MHz 幅 ） 内 に 存 在 す る 受 信 波 の 周 波 数 帯 域 幅 (MHz)と 検 出 時 間 波の周波数帯域幅は，受信システムの周波数帯域幅内 の関係 から出ていくことになる． そ こ で ， 図 12 に は ， 横 軸 に 受 信 シ ス テ ム の 周 波 数 幅 (MHz)を ， 縦 軸 に は 検 出 時 間 （ 秒 ） を と っ た 場 合 の 帯 域 幅（ 16MHz 幅 ）内 に 存 在 す る 受 信 波 の 周 波 数 帯 域 測 定 結 果 を 示 し た ． 図 12 か ら ， 受 信 波 の 周 波 数 帯 域 14 っていることを確認した． 幅 が 受 信 シ ス テ ム の 周 波 数 帯 域 幅（ 16MHz 幅 ）の 中 に 存在するときの検出時間の最大は 8 秒であるが（検出 （２）本実験の準備を開始した本年の 3 月中旬から週 時 間 が 1 つ だ け 43 秒 と 大 き く 外 れ て い る デ ー タ を 不 採 末（土日）の昼間帯は，プリセレクタであるスペクト 用 と し た 場 合 ），受 信 波 の 周 波 数 帯 域 幅 が 受 信 シ ス テ ム ラムアナライザを使って，最低でも１時間程度は， の 周 波 数 帯 域 幅（ 16MHz 幅 ）か ら 出 て い く に 従 い 検 出 Ch32(587.142857MHz):テ レ ビ 埼 玉 （ JOUS-DTV)や ， そ 時 間 は 増 加 し て い き ，最 大 25 秒 の 検 出 時 間 と な っ て い の上下の周波数チャネルの状況を見ていたが， る こ と が わ か る ． Cisco CleanAir Technology の 採 用 す Ch31(581.142857MHz) や Ch34(599.142857MHz) に 受 信 る周波数センシングの方法は非公開で詳細は不明では 波 は「 な し 」と 判 定 で き る 状 況 だ っ た ．な お ，週 末（ 土 あ る が ， 今 回 の 実 験 か ら の 知 見 と し て は ， TV の 受 信 日）の夜間帯や，平日の昼夜間帯における状況は，不 波 の 検 出 時 間 を 短 く し た い 場 合 に は ， TV の 受 信 波 の 明である． 周波数帯域幅のすべてが受信システムの周波数帯域幅 ま た ， 異 常 電 波 伝 搬 が 発 生 し た 翌 日 の 2012 年 5 月 の中に存在して周波数センシングされる必要があると 28 日（ 月 ），6 月 2 日（ 土 ）か ら 5 日（ 火 ）も 昼 間 帯 に 推測される． 観 測 を 実 施 し た が ， Ch31(581.142857MHz) や Ch34(599.142857MHz)に 受 信 波 は 「 な し 」 と 判 定 で き ④ 検 出 時 間 が 1 つ だ け 43 秒 と 大 き く 外 れ て い る 原 る状況だった． 因 の 検 討 は 今 後 の 課 題 で あ る ．こ れ は 図 9 で は ，横 軸 の 中 心 周 波 数 の 差 が +3MHz の 場 合 で あ る が ，何 回 測 定 （３）受信場所（東京都世田谷区内の住宅地）におけ しても同様な状況なので，例えば，周波数変換後のス る 異 常 電 波 伝 搬 が 観 測 さ れ た 2012 年 5 月 27 日 （ 日 ） プリアスの悪影響等がある可能性も想定される． の 14 時 頃 か ら 17 時 頃 の 気 象 状 況 は ，晴 天 ，風 は 弱 く ， 気持ち良く過ごせる（やや，ひんやりとした感覚もあ ⑤図 9 で，2 つ目のグループに分類した横軸の中心 周 波 数 の 差 が +-5MHz よ り 大 き い 場 合 で ， 検 出 時 間 は り）状況であった． 約 6 秒 か ら 約 25 秒 に 分 散 し て い る 原 因 の 検 討 も 今 後 の 5.2. 各 受 信 波 の概 ねの到 来 方 向 と受 信 電 力 課題である．この場合は，これまでの考察から受信電 受信に使用した３素子の指向性アンテナの簡易的 力が低下している状況であると理解できたので，例え に 測 定 し た 暫 定 的 な 性 能 は 上 記 項 目 4.2（ ３ ） ① に 示 ば ， 受 信 電 力 の 変 化 に 伴 う SN 比 の 劣 化 が Cisco し た よ う に ，利 得 は 約 7dBi， FB 比（ Front to Back Ratio） CleanAir Technology に お け る 周 波 数 セ ン シ ン グ の 動 作 は 約 4dB， 及 び FS 比 （ Front to Side Ratio） は 約 12dB に何らかの影響を及ぼしていることも想定される． で あ り ，FB 比 は 小 さ め で は あ る が ，そ の 受 信 ア ン テ ナ の方向を変化させ，プリセレクタであるスペクトラム 5. 実 験 中 に 観 測 さ れ た UHF 帯（ Ch31 と Ch34） アナライザにより把握した概ねの受信状況は，次のと おりである． における異常電波伝搬について 5.1. 状 況 概 要 （ １ ） 所 望 波 の Ch32(587.142857MHz): テ レ ビ 埼 玉 （ １ ） 上 記 項 目 4.3（ ７ ） 実 験 結 果 で 述 べ た よ う に ， （ JOUS-DTV)の 受 信 波 ① 受 信 場 所（ 東 京 都 世 田 谷 区 内 の 住 宅 地 ）か ら 見 て ， そ の 受 信 実 験 に お け る Ch32(587.142857MHz): テ レ ビ 概ね北方向から到来している． 埼 玉 (JOUS-DTV)の 測 定 は ， 2012 年 5 月 28 日 （ 月 ） 0 ② 受 信 電 力（ RBW:10kHz）は ，図 7 と 同 様 に ，-105dBm 時 か ら 3 時 の 深 夜 に 実 施 し た が ，最 初 は ，前 日 の 2012 年 5 月 27 日 （ 日 ） の 14 時 頃 か ら 実 施 を 試 み た ． と こ か ら -110dBm 程 度 で あ る ． ろ が ，空 き 周 波 数 で あ る と 想 定 し て い た ，下 側 の Ch31 （ ２ ） 異 常 電 波 伝 搬 し た Ch31(581.142857MHz)の 受 信 (581.142857MHz) と ，上 側 の Ch34(599.142857MHz) に ， 波 ① 受 信 場 所（ 東 京 都 世 田 谷 区 内 の 住 宅 地 ）か ら 見 て ， 地 上 デ ジ タ ル テ レ ビ 放 送 (ISDB-T)と 推 測 で き る 受 信 波 概ね北西方向から到来していると思われる．但し，受 が 存 在 し て い る こ と を 確 認 し た ． UHF 帯 （ Ch31 と 信 ア ン テ ナ の FB 比 が 4dB と 小 さ め な の で ， 180 度 反 Ch34） に お け る 異 常 電 波 伝 搬 が 発 生 し た と 理 解 し た ． 対方向の概ね南東方向の可能性もある． 14 時 頃 か ら 17 時 頃 ま で 目 的 と す る 実 験 を 実 施 で き ② 受 信 電 力 （ RBW:10kHz ） は ， 変 動 は し て い る が る状況にならないか継続的にプリセレクタであるスペ クトラムアナライザの受信画面を見ていたが，継続し -110dBm 程 度 で あ る ． て受信波が存在しており，実験実施の延期を決断して （ ３ ） 異 常 電 波 伝 搬 し た Ch34(599.142857MHz)の 受 信 受 信 を 中 断 し た 17 時 頃 も 到 来 の 状 況 で あ っ た ． 波 ① 受 信 場 所（ 東 京 都 世 田 谷 区 内 の 住 宅 地 ）か ら 見 て ， そ の 後 ， 同 日 の 20 時 30 分 に は ， 下 側 の Ch31 (581.142857MHz) と ，上 側 の Ch34(599.142857MHz)は ， 概ね東方向から到来していると思われる．但し，受信 受信波は「なし」と判断でき，空き周波数の状況に戻 ア ン テ ナ の FB 比 が 4dB と 小 さ め な の で ， 180 度 反 対 15 (WiMAX)が 運 用 さ れ て い る と 理 解 し て い る の で ，今 回 方向の概ね西方向の可能性もある． の実験結果は妥当であると考えられる． ② 受 信 電 力 （ RBW:10kHz ） は ， 変 動 は し て い る が -105dBm 程 度 で あ る ． （２）試作した受信用周波数コンバータと受信システ 5.3. 考 察 ム に よ り ，Cisco CleanAir Technology は ，550MHz 付 近 （ １ ） 文 献 [18],[19]に よ る と Ch31(581.142857MHz)を の 受 信 波 を Continuous TX と し て ， 検 知 ， 推 測 認 識 し 運用する地上デジタル放送中継局は，受信場所（東京 て分類できた．総務省の周波数割り当て表からは， 都世田谷区内の住宅地）から見て，東京都西部内に概 550MHz 付 近 は ， 地 上 デ ジ タ ル テ レ ビ 放 送 (ISDB-T)が ね北西側に 1 局が，概ね西側にも 1 局が存在する．ま 運 用 さ れ て い る と 理 解 し て い る ． Cisco CleanAir た，概ね南東側になる千葉県内にも，複数局が存在す Technology は ，無 線 LAN 周 波 数 帯（ 2.4GHz 帯 及 び 5GHz る ． 受 信 ア ン テ ナ の FB 比 が 4dB と 小 さ め な の で ， 上 帯 ）に お い て ，17 種 類 の 電 波 干 渉 源 を 推 測 認 識 し て 分 記 項 目 5.2（ ２ ） の 観 測 結 果 の 送 信 局 は ， 概 ね 北 西 側 類することが可能であるが，その分類の中には，地上 か，または，概ね南東側かは，明確には言えないと思 デ ジ タ ル テ レ ビ 放 送 (ISDB-T)は 存 在 し て い な い ． 従 っ われる． て ， 当 然 で あ る が 地 上 デ ジ タ ル テ レ ビ 放 送 (ISDB-T)に （ ２ ） 文 献 [18],[19]に よ る と Ch34(599.142857MHz)を 特徴的な変調波の状況は推測認識されずに，消去法的 運用する地上デジタル放送中継局は，受信場所（東京 に分類されて，最終的に，地上デジタルテレビ放送 都世田谷区内の住宅地）から見て，概ね東側から南東 (ISDB-T)の 受 信 波 は ，Continuous TX に 分 類 さ れ る に 至 側になる千葉県内に，複数局が存在する．また，概ね ったと推測される． 南西側になる東京都西部にも，1 局が存在する．受信 （３）試作した受信用周波数コンバータと受信システ ア ン テ ナ の FB 比 が 4dB と 小 さ め な の で ，上 記 項 目 5.2 ム に よ り ，IEEE802.11af 草 案 1.03 で 想 定 し た TV の 中 （３）の観測結果の送信局は，概ね東側か，または， 心 周 波 数 と 11af シ ス テ ム の 中 心 周 波 数 が 合 っ て い な 概ね南西側かは，明確には言えないと思われる． い 状 況 （ Center on center， Center on lower， Center on （３）ある無線通信システムのサービスエリア内で， higher の 3 種 類 ） を 実 験 的 に 再 現 さ せ て み て ， Cisco 異常電波伝搬が発生する可能性がある場合には，電波 CleanAir Technology が ， ど の よ う な 反 応 を す る か を 把 環境状況が動的に変化する可能性があるということで 握することで，基礎的な知見を得るための受信実験を ある．従って，より柔軟に，より適切に，周波数の空 実 施 し た ． Cisco CleanAir Technology の 採 用 す る 周 波 き状況を把握するためには，静的なデータによるデー 数センシングの方法は非公開で詳細は不明ではあるが， タベースの参照に加えて，動的で実時間のデータを得 今 回 の 実 験 か ら の 知 見 と し て は ， TV の 受 信 波 の 検 出 る 周 波 数 セ ン シ ン グ (電 波 監 視 )の 方 法 も 利 用 で き る こ 時 間 を 短 く し た い 場 合 に は ， TV の 受 信 波 の 周 波 数 帯 とが望ましいと思われる． 域幅のすべてが受信システムの周波数帯域幅の中に存 （ ４ ） 2012 年 5 月 27 日 （ 日 ） の 昼 間 帯 に 観 測 さ れ た 在して周波数センシングされる必要があると推測され UHF 帯 （ Ch31 と Ch34） で の 異 常 電 波 伝 搬 の 発 生 原 因 た． は不明であるが，例えば，気象状況に起因して大気の （４）受信電力が大きめなのに，検出時間が極端に長 屈折率が変化することによってラジオダクトが発生し くなる場合についての原因の追求は，今後の課題であ たために，通常ならばサービスエリア外になる遠方ま る． で 電 波 伝 搬 し た 可 能 性 が あ る [20]． （５）本受信システムは，プリセレクタであるスペク トラムアナライザの受信可能な広い周波数範囲につい て Cisco CleanAir Technology（ 無 線 LAN 周 波 数 帯 向 け 6. ま と め のコグニティブ無線技術）を試行させることが可能で 本 稿 で は ，無 線 LAN 周 波 数 帯（ 2.4GHz 帯 及 び 5GHz 帯 ）向 け の コ グ ニ テ ィ ブ 無 線 技 術 で あ る Cisco CleanAir ある．今後はいろいろな周波数帯で飛び交う電波を受 Technology を 任 意 の 周 波 数 帯 で 試 行 す る た め の 受 信 用 信 し て Cisco CleanAir Technology を 試 行 さ せ て ， 各 種 周波数コンバータと受信システムを試作し，それらを 無線局の効果的な周波数共用の方法の知見を深めなが TV ホ ワ イ ト ス ペ ー ス 等 で 試 行 さ せ た 受 信 実 験 に つ い ら ， IEEE802.11 シ リ ー ズ の 無 線 LAN を よ り 効 果 的 に て述べた． 使える新たな周波数帯の探求をしていきたい． （１）試作した受信用周波数コンバータと受信システ （６）実験中に異常電波伝搬を観測した．空き周波数 ム に よ り ， Cisco CleanAir Technology は ， 2.6GHz 付 近 と想定していたところへ電波が到来する状況が発生し の 受 信 波 を WiMAX Mobile と し て ， 検 知 ， 推 測 認 識 し た．より柔軟に，より適切に，周波数の空き状況を把 て分類できた．総務省の周波数割り当て表からは， 握するためには，静的なデータによるデータベースの 2.6GHz 付 近 は ， 広 帯 域 移 動 無 線 ア ク セ ス シ ス テ ム 参照に加えて，動的で実時間のデータを得る周波数セ 16 [10] シ ス コ シ ス テ ム ズ 合 同 会 社 ,"無 線 LAN ビ ジ ネ ス 研 究 会（ 第 5 回 ）資 料 5− 5 追 加 質 問 に 対 す る 回 答 （ 第 3 回 ）， "総 務 省 , http://www.soumu.go.jp/main_sosiki/kenkyu/lan/02k iban04_03000078.html， May.29,2012. [11] D.Stiff, M.Rhoades,"Spectrum Analyzers are Not All Created Equal," Cisco systems, http://www.cisco.com/web/learning/le21/le39/docs/T DW_110_Prezo.pdf,Aug.3, 2011. [12] Cisco systems, "Cisco CleanAir Technology: Intelligence in Action,"Cisco systems, http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns3 40/ns394/ns348/ns1070/white_paper_c11-599260.ht ml, 参 照 June 8, 2012. [13] Cisco systems, "Cisco CleanAir - Cisco Unified Wireless Network Design Guide,” Cisco systems, http://www.cisco.com/en/US/products/ps10315/produ cts_tech_note09186a0080b4bdc1.shtml,Sept. 28, 2010. [14] 総 務 省 ," 我 が 国 の 電 波 の 使 用 状 況 使 用 状 況 の 詳 細 （ 平 成 24 年 4 月 現 在 ） 960MHz∼ 3000MHz," http://www.tele.soumu.go.jp/resource/search/myuse/ use/960m.pdf,総 務 省 ， Apr. 2012. [15] "1 波 長 ル ー プ ア ン テ ナ ， "ア ン テ ナ ・ ハ ン ド ブ ッ ク ，角 居 洋 司（ 編 ），吉 村 裕 光（ 編 ），pp.355-356， CQ 出 版 社 ， 東 京 ， 1985． [16] 総 務 省 ," 我 が 国 の 電 波 の 使 用 状 況 使 用 状 況 の 詳 細 （ 平 成 24 年 4 月 現 在 ） 335.4MHz∼ 960MHz," http://www.tele.soumu.go.jp/resource/search/myuse/ use/335m.pdf,総 務 省 ， Apr. 2012. [17] 石 津 健 太 郎 , 村 上 誉 , 藍 洲 , チ ャ ン ハ グ エ ン , 原 田 博 司 ,"デ ー タ ベ ー ス と 連 携 し て TV ホ ワ イ ト スペースで運用可能な無線ネットワークシステ ム ," 信 学 技 報 , SR2012-4, pp.23-30, May 2012. [18] マ ス プ ロ 電 工 , "地 上 デ ジ タ ル 放 送 チ ャ ン ネ ル 一 覧 表 関 東 エ リ ア（ 更 新 日 2012 年 3 月 21 日 現 在 ）," マスプロ電工, http://www.maspro.co.jp/contact/bro/kantou.html, Mar.21, 2012. [19] 総 務 省 関 東 総 合 通 信 局 , "地 上 デ ジ タ ル 放 送 デ ジ タ ル 中 継 局 の 放 送 エ リ ア ," 総 務 省 関 東 総 合 通 信 局 ,http://www.soumu.go.jp/soutsu/kanto/bc/dgindex. html, 参 照 June 8, 2012. [20] 明 山 哲 , 伊 藤 泰 宏 , 井 原 俊 夫 , 小 川 英 一 , 唐 沢 好 男, 河崎善一郎, 佐藤明雄, 塩川孝泰, 長野勇, 藤 井輝也, 細矢良雄, 真鍋武嗣, 山口芳雄, 電波伝 搬 ハ ン ド ブ ッ ク , 小 川 英 一 (編 ), 唐 沢 好 男 (編 ), 真 鍋 武 嗣 ( 編 ), リ ア ラ イ ズ 理 工 セ ン タ ー , 東 京 ， 1994. ン シ ン グ (電 波 監 視 )の 方 法 も 利 用 で き る こ と が 望 ま し いと思われる． 謝 辞 Cisco CleanAir Technology に つ い て 御 指 導 を い た だ きましたシスコシステムズ合同会社の大野様，久保井 様 ，Cisco Systems,Inc.の Mr.Ghosh，Dr.Cheng，元 シ ス コシステムズ合同会社の篠崎様，原様に感謝いたしま す．受信用周波数コンバータの試作に御尽力いただき ましたマスキシステム有限会社の増木様に感謝いたし ます．スペクトラムアナライザについて御指導をいた だきましたアンリツ株式会社の織井様，久米様に感謝 いたします．最後に，本実験実施の機会を与えていた だきましたネットワンシステムズ株式会社の延坂担当 本 部 長 （ 当 時 ， 技 術 本 部 長 ）， 篠 浦 執 行 役 員 ， 岩 本 ビ ジネス推進本部長，飯田第 1 製品技術部長，大高アク セスネットワークチームリーダーに感謝いたします． 文 献 [1] 蓬 田 宏 樹 ,Phil Keys, “ 特 集 無 線 LAN 新 た な 挑 戦 ，” 日 経 エ レ ク ト ロ ニ ク ス 2011 年 9 月 5 日 号 ， 田 野 倉 保 雄 （ 編 ）， pp.30-31， 日 経 BP 社 ， 東 京 ， 2011． [2] シ ス コ シ ス テ ム ズ 合 同 会 社 , "無 線 LAN ビ ジ ネ ス 研 究 会（ 第 3 回 )資 料 3− 3 シ ス コ シ ス テ ム ズ 合 同 会 社 提 出 資 料 ， "総 務 省 , http://www.soumu.go.jp/main_sosiki/kenkyu/lan/02k iban04_03000070.html， Apr.24,2012.． [3] BCN Bizline,"法 人 向 け 無 線 LAN 機 器 (2011 年 12 月 ), "BCN,http://biz.bcnranking.jp/map/corporationlan/， Dec.26,2011. [4] Cisco systems, "Radio Resource Management under Unified Wireless Networks,"Cisco systems, http://www.cisco.com/en/US/tech/tk722/tk809/techn ologies_tech_note09186a008072c759.shtml, May 17, 2010. [5] 浅 井 裕 介 ,"第 90 回 電 波 利 用 懇 話 会 「 無 線 LAN をめぐる最近の標準化動向について」 ， 電波産業会, http://www.arib.or.jp/osirase/seminar/no90konwakai. pdf， Nov.17,2011. [6] 原 田 博 司 ,"ホ ワ イ ト ス ペ ー ス 推 進 会 議 共 用 検 討 ワ ー キ ン グ グ ル ー プ（ 第 三 回 会 合 ）資 料 3-1 海 外 に お け る TV ホ ワ イ ト ス ペ ー ス 利 用 シ ス テ ム に 関 す る 検 討 状 況 ， "総 務 省 , http://www.soumu.go.jp/main_sosiki/kenkyu/whitesp ace/02kiban09_03000108.html， Oct.23,2011. [7] 原 田 博 司 , 村 上 誉 ,Yohannes D. Alemseged,Chen Sun,Tuncer Baykas,"海 外 に お け る TV ホ ワ イ ト ス ペース利用システムにおける検討状況，" 信学技 報 , SR2011-108, pp.25-32, Mar. 2012. [8] 松 村 武 ,原 田 博 司 ,"TV ホ ワ イ ト ス ペ ー ス の 利 用 を 目 指 し た UHF コ ン バ ー タ の 試 作 ， " 信 学 技 報 , SR2012-14, pp.87-92, May 2012. [9] 原 田 博 司 ,"電 波 資 源 の 有 効 利 用 を 目 指 す コ グ ニ テ ィ ブ 無 線 技 術 ," 信 学 誌 , vol.94, no.1, pp.31-34, Jan. 2011. 17
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