5Gとは？京都大学大学院で研究した水谷侑二が基礎から解説

水谷侑二（Yuji Mizutani）です。京都大学大学院では5Gの物理層、特に波形整形技術を研究しました。この記事では、5Gの基本的な考え方と、私が取り組んだ研究の位置づけを紹介します。

初公開時の2020年には、日本で5Gの商用サービスが始まったばかりでした。2026年9月の更新では、当時の料金・キャンペーン・購入時期の予測を整理し、基礎知識と確認先を中心に改めました。

5Gとは：第5世代の移動通信

5Gは第5世代の移動通信です。ITUではIMT-2020として扱われ、高速大容量通信（eMBB）、高信頼・低遅延通信（URLLC）、多数の機器をつなぐ通信（mMTC）の3つの利用シナリオが示されています。

技術全体が目指す性能と、手元のスマートフォンで常に得られる性能は区別して考える必要があります。「5Gなら必ず4Gの100倍速い」と一律に読むことはできません。

例えばNTTドコモは、2020年3月25日に5Gサービスを開始しました。開始時の提供条件は当時の公式発表に記録されています。

過去の開始日・料金と、現在の契約条件は分けて確認してください。端末や契約を検討するときは、利用場所の対応エリア、端末の対応方式・周波数帯、プランの条件を通信事業者の最新情報で照合します。この記事では個別機種や料金プランの購入推奨は行わず、技術の理解を扱います。

無線通信では、割り当てられた周波数の外へ不要な信号が広がると、隣接する通信へ影響する可能性があります。これを帯域外輻射（OOBE）といいます。一方で、建物などによる反射で電波が遅れて届く環境でも、通信品質を保つ必要があります。

私の研究では、DFTs-OFDMを基礎に、フィルタ、ガード区間、時間窓を工夫しました。帯域外輻射の抑制、遅延への対応、計算量のバランスを検討したものです。5G全体の開発や商用規格のすべてを担当したという意味ではなく、物理層の特定課題に取り組んだ研究です。

京都大学大学院で取り組んだ5G無線通信研究は、査読付きジャーナル論文1件、カナダ・タイ・米国での査読付き国際学会論文3件、共同発明特許として公開されています。

IEICE Transactions：Enhanced Universal Filtered-DFTs-OFDM for Long-Delay Multipath Environment — DOI: 10.1587/transcom.2019EBP3044
IEEE CCNC 2019（米国・ラスベガス）：A Low-pass Filtered Time-domain Window for DFTs-OFDM to Reduce Out-of-band Emission with Low Complexity — DOI: 10.1109/CCNC.2019.8651816
WPMC 2018（タイ・チェンライ）：A Low Pass Filtered-Raised-Cosine Window for UTW-DFTs-OFDM — DOI: 10.1109/WPMC.2018.8713090
IEEE PIMRC 2017（カナダ・モントリオール）：Enhanced universal filtered-DFTs-OFDM for long-delay multi-path environment — DOI: 10.1109/PIMRC.2017.8292336
特許：「送信装置および送信方法」共同発明者 — WO2020105481A1

本人の論文一覧はGoogle Scholar、研究者識別子はORCID、研究紹介はResearchGateで確認できます。研究から現在までの経歴は研究・キャリアプロフィールにまとめています。

内容確認・更新：2026年9月14日