150GHz帯で100mのリアルタイムデジタルOAMモード多重無線伝送：5G、Beyond5Gの通信需要対応に向け

NECは150GHz帯において、OAM（Orbital Angular Momentum：軌道角運動量）モード多重技術と偏波多重技術を組み合わせた「リアルタイムデジタルOAMモード多重無線伝送」による100mの伝送に成功したと発表した。同社によると、世界初。

[永山準，EE Times Japan]

　NECは2020年3月10日、150GHz帯において、OAM（Orbital Angular Momentum：軌道角運動量）モード多重技術と偏波多重技術を組み合わせた「リアルタイムデジタルOAMモード多重無線伝送」による100mの伝送に成功したと発表した。同社によると、世界初。

150GHz帯OAMモード多重無線伝送用アレーアンテナ　出典：NEC

　5G（第5世代移動通信）およびBeyond5G時代における通信データの大容量化に伴い、基地局間の通信量は数10G〜100Gビット/秒（bps）となると見込まれている。だが、無線で100Gbpsクラスの大容量伝送を実現するためには、既存技術である無線帯域幅の拡大や変調多値数の増加だけでは実現が困難と考えられており、大きな多重度による大容量化が可能な「OAMモード多重無線伝送技術」が期待されている。

「OAMモード」の利用で大容量化を実現

　OAMとは、電磁波の特性の1つで、同一位相の電波の軌跡が進行方向に対してらせん状になる特徴を持つ。電波が1波長進む間のらせんの回転数をOAMモードと呼び、回転の方向を示す符号（＋／−）と併せて、無限のモードが存在する。各モードは互いに干渉することがないため、同一の周波数と時間に重ね合わせて伝送し、分離することが可能で、この性質を利用し、同一経路上で電波の空間多重化を行う技術が「OAMモード多重無線伝送技術」だ。NECは以前からOAMモード多重無線伝送技術の開発を進めており、2018年12月には80GHz帯で40m伝送に成功していた。

OAMモードの考え方　出典：NEC

変調速度115Mbaudで、14.8Gbpsを実現

　今回の実験では、OAMモード多重無線伝送技術に偏波多重技術を加えることで、前回の2倍となる16本の256QAM変調信号を多重化。変調速度115Mbaudで、14.8Gbps（8モード×2偏波×8ビット×115Mbaud）の伝送容量を実現したという。

100m伝送での256QAM復調信号　出典：NEC

　さらに前回よりも高いD帯（130〜174.8GHz）の周波数帯を利用することで、伝搬によるOAMモード信号の拡散を抑えられており、ほぼ同一のアンテナ径でありながら伝送距離を2.5倍の100mに拡大することに成功したとしている。なお、今回の実験は、NECが自社開発したD帯RFデバイスを実装した無線機によって、RF周波数157GHzで送受信を行っている。

　NECは今後、さらに伝送距離を拡大するとともに、デジタル信号処理部のLSI化と帯域幅の1GHzへの拡大によって100Gbps以上の伝送容量を実現し、5G基地局のバックホール回線や、CU（Central Unit：集約基地局）-DU（Distributed Unit：リモート局）間のフロントホール回線への適用を目指すとしている。