モバイルにも実装可能なミリ波帯MIMOフェーズドアレイ受信機IC:6G向けに東工大が開発
東京工業大学の岡田健一教授らは、6G(第6世代移動通信)に向けて、高効率で低消費電力の「ミリ波帯 MIMOフェーズドアレイ受信機IC」を開発した。時分割MIMO技術により回路の規模を削減でき、IoT端末やモバイル端末への実装も可能となる。
大規模MIMO、IoT端末やモバイル端末での利用が可能に
東京工業大学工学院電気電子系の岡田健一教授らによる研究チームは2024年7月、6G(第6世代移動通信)に向けて、高効率で低消費電力の「ミリ波帯 MIMOフェーズドアレイ受信機IC」を開発したと発表した。時分割MIMO技術により回路の規模を削減でき、IoT端末やモバイル端末への実装も可能となる。
次世代移動通信では、さらなる高速通信に向け、より高い周波数の活用や大規模MIMOの利用が検討されている。ただ、ミリ波帯の無線通信で従来のMIMO方式を用いれば、アンテナ数が増えるなどして回路規模が大きくなり、集積化が極めて難しいという課題があった。
研究チームは今回、ビーム方向を極めて高速に切り替えることで、多数のMIMOストリームを同時に受信できる「時分割MIMO技術」を開発し、回路規模が増大する課題を解決した。具体的には、フェーズドアレイ部で高速同期ビーム切り替えを行う。これによって、MIMOストリーム数が増えても、回路規模の増大を抑えられるMIMO受信機ICを新たに開発した。
時分割MIMO動作は、高速切替移相器と同期技術により可能となった。実際に高速切替移相器は、0.15ナノ秒でスイッチングできる。従来に比べ20倍以上も速い。これにより、400MHz帯域の信号周期である2.5ナノ秒の間に、4回のビームパターン切り替えを行い、4ストリームの時分割MIMO動作が可能となった。
時分割MIMOフェーズドアレイ受信機ICは、65nm世代のシリコンCMOSプロセスで作製した。低雑音増幅器や高速切替移相器、利得可変増幅器からなる受信回路が8系統あり、電力合成回路や制御回路も1チップに集積した。
特性を評価する実験では、8個のパッチアンテナを備えたプリント基板に実装し、5G NR規格準拠信号を用いて1mの距離でOTA測定を行った。これにより、4ストリームのMIMO通信が行えることを確認。64QAMで400MHz帯域の4ストリームMIMO通信により、9.6Gビット/秒の伝送速度を達成したという。このICは、1MIMOストリーム当たりのチップ面積が0.1mm2、消費電力は8mWであった。
関連記事
柔らかくて薄い導電性生体電極、CNTを用いて開発
東京工業大学は、伸縮性と透湿性を兼ね備えた、表面筋電位測定用の「導電性生体電極」を開発した。エラストマー超薄膜上に単層カーボンナノチューブ(CNT)を塗布して作成したもの。装着者は違和感なく、生体筋の活動状態をリアルタイムに長時間測定することが可能となる。5.7GHz帯無線給電で動作するミリ波帯5G中継器
東京工業大学は、国内で利用可能な5.7GHz帯の無線給電によって動作する「ミリ波帯5G(第5世代移動通信)中継器」を開発したと発表した。この中継器には、5.7GHz帯無線電力伝送と28GHz帯5G通信に同時対応できるICチップを搭載している。無線給電のミリ波帯フェーズドアレイ無線機を開発、市販の半導体用い
東京工業大学は、市販の半導体デバイスを用い、データと電力を同時に伝送できる「ミリ波帯フェーズドアレイ無線機」を開発した。中継器に対し無線給電を行うことで、ミリ波帯5Gの通信エリアを容易に拡大できる。サブテラヘルツ帯CMOS送受信用IC、東工大らが開発
東京工業大学と情報通信研究機構(NICT)の研究チームは、サブテラヘルツ帯CMOS送受信用ICを開発し、毎秒640Gビットの無線伝送に成功した。遠隔医療や自動運転など新サービスへの応用が期待される。ダイヤモンド量子センサー、低周波磁場でも高感度
東京工業大学と東京大学、物質・材料研究機構(NIMS)および量子科学技術研究開発機構(QST)らによる研究グループは、ダイヤモンド中の窒素−空孔中心(NVセンター)を利用したダイヤモンド量子センサーにおいて、5〜100Hzの低周波数領域でも9.4pT/√Hzという高い磁場感度を実現した。低次元超伝導体でSiCとの界面に「カルシウム金属層」
東京工業大学と分子科学研究所の研究グループは、グラフェン−カルシウム化合物において、支持基板であるSiC(炭化ケイ素)との界面にカルシウム金属層が形成されることを発見した。金属層の影響で超伝導転移温度が上昇するため、温度耐性に優れた量子コンピュータを実現できるとみている。
関連リンク
Copyright © ITmedia, Inc. All Rights Reserved.