楽天モバイルと東京科学大学、アナログ中継局による5Gミリ波通信の効率的なエリア拡張技術を検証
楽天モバイルは、国立大学法人東京科学大学（以下「東京科学大学」）と共同で、5Gの次の通信規格であるBeyond 5Gを見据えた取り組みの一つとして、アナログ中継局を活用し、5Gのミリ波による効率的なエリア拡張技術に関する実証実験を実施しました。
■ミリ波通信の可能性とエリア構築における課題
第5世代移動通信システム（5G）で活用されているミリ波（28GHz帯）は、電波の帯域幅が広く、5Gの特長である「超高速・大容量、超低遅延、多数同時接続」を実現できる周波数帯として注目されています。しかしその一方で、周波数には、高くなるほど電波の直進性が増し、障害物を回り込みにくくなったり、建物などに遮られやすくなったりするという特性があります。また、空気中での減衰が大きくなる傾向があるため、遠くに届きづらくなることがあります。
この課題を克服し、ミリ波のポテンシャルを最大限に引き出すためには、電波の特性を考慮した効率的なエリア構築技術が不可欠です。
■アナログ中継局を用いた効率的なエリア拡張技術
楽天モバイルと東京科学大学は、スマートシティを実現する通信を実証するための試験環境として、東京科学大学の大岡山キャンパスに、4G、そして5GのSub6とミリ波による通信が可能なエンドツーエンドの完全仮想化5Gネットワーク環境を構築しています（注1）。
今回の実証実験では、この環境下で東京科学大学 阪口 啓 研究室と共同で検証を行いました。具体的には、基地局の設置に比べて低コストかつ容易に導入できるアナログ中継局（レピーター）を効率的に配置することで、ミリ波のエリア拡張を試みました。アナログ中継局とは、ビルの屋内や谷間、地下など、携帯電話の電波が届きづらい場所に置いて、受信した電波信号を増幅して再送信することで基地局のカバーエリアを広げ、電波を届ける中継装置です。
今回の実証実験により、これまでミリ波の電波が届きづらかったエリアにおいても、1Gbpsを超える高速通信が安定的に実現できることが確認されました。この研究成果は、5Gの普及とBeyond 5Gの研究開発を推進する業界団体「ＸＧモバイル推進フォーラム（XGMF）」のホワイトペーパーや、IEEEの論文に掲載されています（注2、3）。
なお、本研究の一部は、国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT（エヌアイシーティー））の委託研究（J010017C00101）により得られたものです（注4）。
アナログ中継局（レピーター）の導入前後におけるスループット（注5）の比較
■マルチパス伝搬路のメリット
本研究の学術的意義は、通常は通信品質を低下させる要因となる「マルチパス伝搬路」を意図的に形成し、これによって安定した通信を実現した点にあります。「マルチパス伝搬路」とは、電波が山や建物などに反射し、複数の経路を通って受信側に届く現象です。通常、この反射は電波の遅延や信号の乱れの原因となりますが、今回はあえてその特性を逆手に取って活用しました。
実際には、5Gミリ波基地局が設置された大岡山キャンパス内にアナログ中継局を複数台配置し、それぞれのカバーエリアを重ねて構築することで、人工的に「マルチパス伝搬路」を形成。これにより、スマホで複数の中継局から電波を受信できるようになります。その結果、一方向からの電波が遮られても通信品質が低下しづらくなり、安定した通信ができることを確認できました。
■東京科学大学とのBeyond 5G時代に向けたこれまでの取り組み
楽天モバイルと東京科学大学は、超スマート社会（Society 5.0）の実現に向けたイノベーションの創出を目的に、2021年3月に5Gネットワークに関する協業の合意書を締結。この合意に基づき、これまでも、Beyond 5G時代のスマートシティを見据えた技術検証を実施してきました（注6）。
これまでの共同で実施した取り組み：
・5G×MEC！ARで歩行者の危険回避を促す実証実験
https://corp.mobile.rakuten.co.jp/blog/2024/0306_01/
・AIと機械学習により人数計測が可能な「5Gセンシング技術」の検証を実施
https://corp.mobile.rakuten.co.jp/blog/2025/0620_01/
また、楽天モバイルは、東京科学大学 大岡山キャンパスに仮想化Open RAN技術の検証環境「楽天モバイルオープンイノベーションラボ」も提供しています。
https://corp.mobile.rakuten.co.jp/news/press/2022/0823_01/
今回の実証実験とこれまでの取り組みについて、東京科学大学の阪口 啓 教授にお話をお伺いしました。阪口 教授は、5Gの新しい周波数帯としてミリ波の導入を提唱し、5Gの基礎技術の開発や国際標準化にご尽力されていることで、国際的にも広く知られています（注7）。
東京科学大学 工学院 電気電子系
阪口 啓 教授
5Gの特長である「超高速・大容量、超低遅延、多数同時接続」といったBeyond 5Gの時代において、自動運転やスマートシティなどを実現するためには、ミリ波の普及が必要不可欠です。本研究は、ミリ波通信のエリア構築における長年の課題に対し、低コストかつ現実的な解決策の一つを提案するものです。楽天モバイルとの継続的な連携を通じて、理論的な検討だけでなく、実環境での有効性を確認できたことは、大変意義深いと考えています。今後も、Beyond 5G/6Gを見据え、より高度な通信技術の研究開発に取り組んでいきたいと考えています。
楽天モバイル株式会社 先端技術開発統括部 イノベーションプロジェクト開発事業部
朽津 光広 ジェネラルマネージャー
今回の共同研究の成果は、楽天モバイルが目指す、限られた周波数をより効率化してつながりやすくし、高周波帯であったとしても快適な通信環境を実現する技術革新に向けた大きな一歩となります。アナログ中継局は、既存のインフラを活用しながら、効率的にミリ波のエリアを拡大できる可能性を秘めており、今後の5G展開においても重要な役割を果たすことを期待しています。東京科学大学との長年にわたるパートナーシップに感謝するとともに、今後も革新的な技術開発を通じて、東京科学大学とのBeyond 5Gの共同研究結果をお客様に届け、最高の通信体験を提供できるよう努めてまいります。
東京科学大学と研究開発を実施したBeyond 5G環境やMEC（マルチアクセスエッジコンピューティング、注8）を活用することで、将来的には、スマートシティにおける様々なサービスの社会実装への展開が期待できます。楽天モバイルは今後も、様々な課題解決やユーザーの利便性向上のために、5G技術の検証や研究開発を進め、次世代のモバイル通信技術の発展に貢献してまいります。
（注1）楽天モバイルと東京工業大学、5Gネットワークに関して協業する合意書を締結
https://corp.mobile.rakuten.co.jp/news/press/2021/0416_01/
※東京工業大学は2024年10月1日に東京医科歯科大学と統合し、東京科学大学（Science Tokyo）となりました。
（注2）XGMF白書「Beyond 5Gホワイトペーパー 6G無線技術プロジェクト 1.0版（Beyond 5G White Paper 6G Radio Technology Project Ver.1.0）」（英語版のみ）
https://xgmf.jp/2025/05/07/1339/
（注3）IEEEによる論文：“Field Evaluation of 5G mmWave Relays in Various Topologies: NLOS Coverage Enhancement and Tolerance Against Blockage”
https://ieeexplore.ieee.org/document/10971397
（注4）参考リンク：革新的情報通信技術研究開発委託研究 採択番号00101（機能実現型プログラム 基幹課題）｜国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT）
https://www.nict.go.jp/collabo/commission/B5Gsokushin/B5G_00101.html
（注5）単位時間あたりに処理できるデータ量のことで、データの処理能力や転送速度などを表す。
（注6）東京科学大学プレスリリース：アナログ中継局を用いたミリ波高速大容量通信に成功
https://www.isct.ac.jp/ja/news/5hle9sbfgsg7
（注7）参考リンク：5Gの基礎技術開発と国際標準化に貢献 ～自動運転の実用化を加速～ — 阪口啓
https://www.titech.ac.jp/public-relations/research/stories/faces39-sakaguchi
（注8）エッジコンピューティングとは端末の近くに分散配置されたサーバーでデータを処理・分析する技術。エッジコンピューティングの領域のうち、モバイル機器に特化した技術がマルチアクセスエッジコンピューティング。
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