この記事では、6G技術への移行が見込まれる中で、RFフロントエンド開発が直面する重要な期限について解説します。読者は、5Gから6Gへの移行に伴う課題や必要な準備について理解を深めることができます。これには、ハードウェアの変更、新しいアンテナに向けた計画、そして初期段階でのアーキテクチャ上の意思決定の重要性が含まれます。
2027年にアーキテクチャ定義に入る基地局無線機、固定無線端末、またはプライベートネットワーク向けスモールセルは、6Gの最初のネットワーク立ち上げが見込まれる時期を過ぎた2035年になっても、なお現場で稼働している可能性が高いでしょう。2026年6月、3GPPはRelease 21の詳細なフリーズ日程を承認しました。これにより、最初の6G仕様は2029年3月に最終フリーズを迎えることになり、各チームはそれを前提に確かな計画日程を立てられるようになりました。
既存バンドでは、ベースバンドおよび無線機能次第で、一部のインフラはソフトウェアアップグレードによって6Gへ移行できる可能性があります。例外となるのが新しい周波数帯向けのRFフロントエンドです。7 GHz帯周辺の候補バンドでは、バンド、アレイ、材料に関する判断が設計のかなり早い段階で必要になります。
3GPPは、2026年6月にシンガポールで開催されたRadio Access Network(RAN)プレナリーで日程を設定しました。6Gを定義する最初のリリースとなる見込みのRelease 21は、2027年3月の無線ワークアイテム承認から始まり、2028年9月に物理層フリーズ、12月にプロトコル層フリーズ、そして2029年3月に最終ASN.1フリーズへと進みます。 Ericssonは最初の商用システムを2030年ごろと見込んでおり、一方で Qualcommは商用利用可能時期を2029年から2030年と位置付けています。
2025年の検討フェーズで下された決定と、6月のプレナリーで確認された内容は、意図的な継続性を示しています。下りリンクの基本方式は引き続きCP-OFDMであり、上りリンクではCP-OFDMとDFT-s-OFDMの両方をサポートします。データ用の符号としては引き続き低密度パリティ検査(LDPC)符号が使われ、デコーダ面積効率の改善を狙った第3のベースグラフが追加されます。一方、Polar符号は制御チャネルの基本方式として維持されます。変調の基盤も引き続き一様QAMであり、高次変調とコンスタレーションシェーピングについては、9月のプレナリー後もなお一部しか確定していません。
フレーム構造も5G NRと密接に整合したままで、世代をまたいだ動的スペクトラム共有をサポートします。アーキテクチャは当初からスタンドアロンであり、初期の5Gノンスタンドアロン展開における4Gコア依存を回避しています。5G NRと6Gを同一キャリアで動作させるための前提としては、複数RAT間のスペクトラム共有が合意済みの基本方針です。3GPPが、既存5Gキャリアを使った6Gアンカーのデュアルコネクティビティのような追加の移行オプションを盛り込むかどうかは、9月のプレナリーで先送りされ、12月の決定事項となりました。
Ericssonの2026年6月版Mobility Reportでは、観測対象となった55事業者のうち43事業者で、上りトラフィックの伸びが下りより速いことが示されました。そのうち17事業者では、上りの伸び率が下りの1.5倍を超えています。ビデオ通話、ユーザー生成コンテンツ、クラウドバックアップ、そして増え続けるAIアプリケーションが、いずれもデバイスから外へ送るデータ量を押し上げています。Ericssonの都市部シナリオモデルでは、AI導入により上りトラフィックは2031年までに、導入が中程度なら2025年比で3倍、高導入なら5倍に達する可能性が示されています。
この上りトレンドは、Release 21における数少ない波形変更の1つを説明する助けになります。6Gでは、5Gで単一レイヤの上り用途に限られていたDFT-s-OFDMを、最大2レイヤのMIMO動作へ拡張し、その電力効率上の利点を維持しながら、上りスループット向上の可能性を高めます。
Qualcommは、何が引き継がれ、何に新しいハードウェアが必要かを明確に示しています。既存の周波数帯での展開は、導入済みインフラが必要な機能を備えていれば、ソフトウェアアップグレードで可能になる場合があります。一方、7 GHz付近の新しい周波数帯では、新しいRFフロントエンド設計と、それを支えるハードウェアが必要です。
業界では一般に、現在のFR1とFR2の間にある上位ミッドバンド領域、すなわちおおよそ7~24 GHzを指して、Frequency Range 3(FR3)という略称が使われています。その範囲の中で、ITU-Rは特定の周波数範囲を調査中であり、2027年の世界無線通信会議(WRC-27)に先立って、国際移動通信(IMT)用途の候補として7.125~8.4 GHzや14.8~15.35 GHzなどを検討しています。短期的な6Gの注目は、そのうち低い側の帯域に集まっています。
3GPPは、ネットワーク帯域幅を最大400 MHzとする方針で足並みをそろえており、デバイス側では下り最大400 MHz、上り最大200 MHzをサポートします。一般的な5Gミッドバンド展開では100 MHzチャネルが使われるため、この4倍への拡大は、フィルタ設計、コンバータ速度、PA線形性予算、検証要件に影響を及ぼします。
これらの周波数では伝搬条件は厳しくなりますが、波長が短くなることで、はるかに高密度なアレイも実現可能になります。同じリンク距離でアンテナ利得が同等であれば、自由空間伝搬損失は3.5 GHzに比べて7 GHzで約6 dB高く、10 GHzでは約9 dB高くなります。Qualcommの6~8 GHz Giga-MIMOの取り組みでは、そのアンテナ密度とより狭いビームを活用して、伝搬上の不利の一部を取り戻しつつ、空間容量も追加しています。
この3つはいずれも、アーキテクチャ定義の段階では安価に決められる一方、部品認定が始まった後では高くつく判断を迫るものです。
RFフロントエンドは、定義されたサブバンドまたは隣接する少数のバンド群を対象に設計されます。これは、PA効率、整合回路、フィルタ、アンテナ、パッケージングが周波数によってすべて変わり、さらに規制上の割り当ても地域ごとに異なるためです。7.125~8.4 GHz向けに最適化した設計と、14.8~15.35 GHz向けに最適化した設計は、別個のフロントエンド開発案件になります。したがって、バンド選定は部品認定やレイアウトに先立つ、アーキテクチャ定義初期の判断事項となります。
これらのバンドに適したデバイステクノロジーも、まだ確定していません。Imecは、将来のFR3モバイル用途を狙って、13 GHz・5 Vで66%の電力付加効率を達成するGaN-on-silicon E-mode transistorを実証しています。RFIC 2026では、FR3パワーアンプに関する終日のワークショップが設けられ、シリコン、GaAs、GaN、広帯域アーキテクチャ、デジタルプリディストーションが扱われました。
Qualcommの7 GHz Giga-MIMO試作基地局は1,024個のアンテナ素子と256のデジタルポートを備え、対になる試作デバイス側では下り最大8レイヤ、上り最大4レイヤをサポートします。3GPPはアンテナ数を規定していないため、この試作機は規模感を示す参考点といえます。
この規模になると、キャリブレーション、RF分配、信号処理、熱設計、電力供給、検証において新たな作業が発生します。伝導測定と比較的小規模なアレイを前提に組まれた試験計画では不十分であり、立ち上げ前のプロジェクト計画段階からOTA(over-the-air)対応を組み込む必要があります。
動作周波数と帯域幅が上がるにつれて、誘電体損失、導体表面粗さ、誘電率安定性、スタックアップ公差、相互接続長が、RF損失と位相予算の中で占める割合をますます大きくします。そうなると、「low-loss laminate」とだけ書かれた図面注記は、もはや材料指定として十分ではありません。
リリース済み設計では、検証済みの積層材システム、銅箔プロファイル、プリプレグ、および重要なスタックアップパラメータを文書化し、代替材を使う場合も同じ予算条件に対して検証済みであることを示すべきです。同じ圧力によって、より多くのRF統合がアンテナモジュール境界の近くへ移り、相互接続が1 mm増えるごとに損失が追加される状況になります。
2027年3月に3GPPがRelease 21の無線ワークアイテムを承認する前に、4つの作業を済ませておく必要があります。
変調の詳細化と5Gから6Gへの移行方式については、3GPP内でまだ検討が続いており、移行に関する決定は現在12月のプレナリーに持ち越されています。また、7 GHz帯の範囲もWRC-27と各国規制当局の判断が下るまでは候補のままです。それでも、周波数、帯域幅、アレイ規模については、規格と周波数に関する決定が固まっていく中で適宜チェックポイントを設けつつ、いま十分に計画を立てられる程度には定まっています。
3GPPが6Gのスケジュールを定めていたその一方で、RFパワーデバイスの供給基盤は縮小しつつありました。この連載の次の記事、 Who Still Makes RF Power? The 2027 Supplier Mapでは、上位ミッドバンド6Gに必要となるフロントエンドを構築できる立場に、なおあるサプライヤーを特定します。第3回の The Gallium Problem in Your Radio: Export Controls and Single-Source Front Endsでは、それらのフロントエンドに使われるガリウム系デバイスに関する輸出規制リスクと調達リスクを扱います。