NHK技研公開・2日目のメインは、技研が開発してきた各種の研究成果を発表する研究発表。今年は音声合成技術やサーバ型放送といった放送になじみの深い技術はもちろん、ソフトウェア無線や自律型分散ストレージシステム、MIMO(Multiple Input-Multiple Output)技術を利用したモバイルカメラなど、PCやインターネットの世界ともかかわりの深い技術が続々登場した。

ミリ波モバイルカメラはMIMOで1.6Gbps以上の伝送速度を目指す

最初にご紹介したいのは、ミリ波帯の電波を使用してハイビジョン映像を無線伝送してしまうワイヤレスTVカメラ。TVカメラをワイヤレスにできるとケーブルの交差などを気にする必要が無くカメラワークの自由度が大幅に増すほか、ケーブルの敷設が困難な場所からの中継が容易になるなどのメリットがあるが、従来の無線LAN技術などでは、ハイビジョン映像を伝送するためにデータをかなり圧縮しなければならず、その圧縮・展開に伴う伝送遅延が大きくなってしまうこと、そして伝送の安定性に難があることなどが問題となっていた。またTV番組の制作では複数のカメラが同時に映像を送信するため、既存技術ではチャネル数不足が起こる可能性もある。

ミリ波モバイルカメラの受信部	こちらはアンテナ素子

そこで今回は伝送に55GHz帯を使用して、OFDM変調により約80Mbpsのデータ転送速度を確保したモバイルカメラを試作、そのカメラで撮影したハイビジョン映像をMPEG-2で圧縮してリアルタイムで伝送するデモを行った。将来的には、伝送路の安定性向上や伝送速度向上、さらに映像伝送チャネルの確保の問題を解決するための切り札として、最近次世代の無線LANなどでよく名前が出るMIMO技術を導入することも視野に入れているという。

カメラ本体。カメラの後端部から上に突き出ているのがアンテナ

将来的にはMIMOの活用などで、ハイビジョン映像を圧縮せずに伝送できる1.6Gbpsでの映像伝送の実現を目指すという(実際には1.6Gbpsでも帯域は足りないのだそうだが……)。残念ながら今回のデモではMIMO技術は利用されていないが、その理由は「MIMOの処理が重いため、カメラに回路を一体化することができなかった」ためだとのことで、今後は回路の小型化に期待がかかる。また1.6Gbpsのデータを無線伝送できる技術となると、実用化の暁には無線LANなどへの技術の応用も期待されるだけに、今後の開発状況に注目したい。

ミリ波でMIMO-OFDM方式を利用した場合に想定される諸元	今回実際に使用された性能パラメータ

ソフトウェア無線は切り替え速度向上とRF回路のソフトウェア化が今後の課題

続いては、こちらも次世代の無線技術として昨今話題の「ソフトウェア無線」。今回はDSPとFPGAを利用して、RF回路とアンテナ部以外を全てソフトウェア制御し、W-CDMA/802.11b/DSRC/地上デジタル放送の受信に対応したシステムのデモが登場した。

ソフトウェア無線のデモに使われていた実機	今回のシステム構成の概要

中でも特に注目なのはDSPによって実現されるW-CDMA/802.11b/DSRCの送受信回路で、DSPの実行ファイルを書き換えることで、約2秒間で通信メディアを切り替えることが可能。またDSPの受信回路は2系統存在するため、例えばW-CDMAで通信中に電波状態が悪化してきた場合に、もう一つの回路のソフトを802.11b→DSRCにバックグラウンドで書き換え、書き換えが終わると同時に瞬時にW-CDMA→DSRCに切り替えるといったことも可能になっている。

ただ3つの通信方式の選択については、電波の状態をサーチして最も状態のよい方式に自動で切り替えることも可能だが、前述の通りソフトの書き換え1回につき約2秒の時間がかかることから、通信中にバックグラウンドでサーチを行う場合、最短でも2秒間隔でしかサーチが行えないのが現在の問題。そこで今後はこの切り替え時間の短縮が大きな課題だという。また地上デジタル放送の受信回路については現状DSPに組み込むことはできず、その部分はFPGAを利用した別回路となっている。

そしてソフトウェアを利用するもう一つのメリットが「ソフトウェアの書き換えによって受信特性などの改善が可能」なこと。今回は地上デジタル放送用のFPGA回路を後からバージョンアップすることで、マルチパスに対する受信可能な遅延時間の範囲を約1.5倍に広げることができ、特性の改善が可能なことが確認できたという。

ソフトのバージョンアップによる機能改善の例	通信メディアの切り替えを行った場合

ちなみに今回のシステムはソフトウェア無線といっても、アンテナとRF回路の部分はそれぞれの方式ごとに回路を用意しIF部以降をソフトウェア化している形なので、完全なソフトウェア無線とは呼べない部分もあるが、今後はこれらの部分についてもソフトウェア化を行いたいとのことだった。