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6G向け「サブテラヘルツ帯無線デバイス」を開発、100Gbpsを実現NTTドコモなど4社

NTTドコモとNTT、NECおよび、富士通は、サブテラヘルツ帯(100GHz帯と300GHz帯)に対応した無線デバイスを共同開発した。この無線デバイスを用いて無線伝送実験を行い、見通し内の伝送距離100mで100Gビット/秒(bps)の超高速伝送を実証した。

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NTTドコモ、NTT、NEC、富士通の4社が強みを生かす

 NTTドコモとNTT、NECおよび、富士通は2024年4月11日、サブテラヘルツ帯(100GHz帯と300GHz帯)に対応した無線デバイスを共同開発したと発表した。この無線デバイスを用いて無線伝送実験を行い、見通し内の伝送距離100mで100Gビット/秒(bps)の超高速伝送を実証した。

 NTTドコモら4社は、6G(第6世代移動通信)時代に向け、2021年よりサブテラヘルツ帯無線デバイスの開発に取り組んできた。100Gbpsという伝送速度は、5G(第5世代移動通信)に比べ約20倍の伝送速度となる。

100GHz帯および300GHz帯を利用した伝送実証実験の模様
100GHz帯および300GHz帯を利用した伝送実証実験の模様[クリックで拡大] 出所:NTTドコモ他

 共同開発における各社の役割と成果はこうだ。NTTドコモは、複数の狭帯域信号を周波数軸上に多重する「チャネルボンディング装置」を開発し、広帯域な信号を実現した。チャネルボンディング装置と富士通が開発したアレーアンテナを用いた軸合わせ技術、NECが開発したAPAA(Active Phased Array Antenna)とを組み合わせ、100GHz超帯において電波の指向性制御が可能であることを確認した。

左はチャネルボンディング装置を用いた屋外伝送実験、右は電波の指向性制御実験の模様
左はチャネルボンディング装置を用いた屋外伝送実験、右は電波の指向性制御実験の模様[クリックで拡大] 出所:NTTドコモ他

 NTTは、高速トランジスタ「InP-HEMT」を用い、300GHz帯の超高速データ伝送が可能な無線装置を開発した。広帯域のミキサーICを用いることにより、1チャネルで100Gbpsが伝送できることを確認した。100Gbpsの信号を300GHz帯における複数のチャネルで伝送できることも分かった。

上図は300GHz帯のInP-HEMT広帯域ミキサーICとミキサージュールおよび無線装置。下図は無線伝送系の概要、無線伝送系の写真、100Gビット/秒伝送結果
上図は300GHz帯のInP-HEMT広帯域ミキサーICとミキサージュールおよび無線装置。下図は無線伝送系の概要、無線伝送系の写真、100Gbps伝送結果[クリックで拡大] 出所:NTT他

 NECは、100素子超から成る多素子アクティブフェーズドアレーアンテナ(APAA)を開発した。このAPAAモジュールは、EIRP(等価等方放射電力)が50dBm、ビームステアリング角±30度程度の特性を有しているという。

上図はAoC送信IC(4素子、4.5×3.0mm)とAPAAモジュール(64素子)。下図はAPAAモジュールの水平方向ビームパターンとコンスタレーション
上図はAoC送信IC(4素子、4.5×3.0mm)とAPAAモジュール(64素子)。下図はAPAAモジュールの水平方向ビームパターンとコンスタレーション[クリックで拡大] 出所:NEC他

 富士通は、100GHz帯向けGaN(窒化ガリウム)系MMICと、300GHz帯向けInP(リン化インジウム)系MMICを開発した。電力効率はGaN系MMICで18%以上、InP系MMICで9%以上を達成した。電波暗室内でGaN系MMICを用い無線通信試験を行い、2多重のMIMOで100Gbpsの無線伝送実験に成功した。屋外では100GHz帯で100mの伝送実験を行った。

100GHz帯による無線通信実験の模様
100GHz帯による無線通信実験の模様[クリックで拡大] 出所:富士通他

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