株式会社国際電気通信基礎技術研究所(以下「ATR」)、国立大学法人東京科学大学、学校法人千葉工業大学、国立研究開発法人情報通信研究機構(以下「NICT」)、ザインエレクトロニクス株式会社、国立大学法人広島大学、国立大学法人名古屋工業大学、学校法人東京理科大学、独立行政法人国立高等専門学校機構徳山工業高等専門学校、国立大学法人東北大学、シャープ株式会社の11者は、150 GHz帯、および300 GHz帯を用いた超大容量無線LANの研究開発を共同で行い、「端末搭載可能な超小型多素子アンテナモジュール化技術（RF-IC、アンテナ・伝搬解析等）の確立」「300 GHz帯で２次元フェーズドアレーにより30度のビーム制御が可能なトランシーバの実現」「150 GHz帯双方向通信システム、伝搬路制御技術、および無線リソース制御技術、ならびに複数周波数帯を活用した接続先アクセスポイント検出技術の確立」などの成果を得ることができました。本研究成果は本年11月26～28日にパシフィコ横浜で開催されるMWE2025で展示されるとともに、11月27日のワークショップ「テラヘルツ波による超大容量無線LANの実現に向けた最新技術動向」でも説明されます。
背景
5Gの普及や、AIや映像技術の進歩に伴い、通信回線のトラヒック量は劇的に増加しています。さらにAR・VR などのコミュニケーションツールやモビリティの高度化に向けて、大容量かつ同時多接続伝送技術が求められています。また、大量のデータを扱うデータセンター内も大量の配線があり、サーバーの移設などには困難が伴います。そのような利用シーンで超大容量の無線LANを使うことができれば、配線による束縛が解消され、レイアウトの自由度が大きく改善します。
データセンターへの導入のイメージ
研究概要
| テーマ | テラヘルツ波による超大容量無線LAN伝送技術の研究開発 |
| 実施時期 | 令和４年９月から令和８年3月まで |
| 課題ア：MIMO対応多素子アンテナモジュールの研究開発 | テラヘルツ無線LAN電波伝搬特性の把握：300 GHz帯/150 GHz帯におけるMIMOパス環境特性の明確化、アンテナの指向性および反射板の形状や配置への指針を策定しました。
AiP（Antenna-in-Package）モジュール技術の確立：高密度AiP設計および実装による体積1 cm3以下で偏波MIMO対応の16素子フェーズドアレーモジュールを開発、150 GHz帯において通信距離3 m、伝送速度100 Gbpsを達成しました。  |
| 課題イ：トランシーバ技術の研究開発 | 300 GHz帯を用いて、ビーム方向を制御できる高利得アンテナと、それに対応したシリコンCMOS集積回路を用いたトランシーバを開発しました。２次元フェーズドアレー構造を用い、平面で小型のモジュールとしているのが特徴。空間内の複数の端末間で同時に無線伝送を行うことができる複数ストリーム通信に対応可能とし、１ストリームあたり40 Gbps以上の伝送速度、±30 度以上の２次元ビーム制御の実現を目指しています。  |
| 課題ウ：マルチ周波数協調動作技術の研究開発 | サブテラヘルツ帯を活用する無線LANの実現に向けて、低オーバヘッドで接続可能なアクセスポイントを探索する技術、サブテラヘルツ帯を対象にした無線リソースの割り当て技術およびIntelligent Reconfigurable Surface（IRS）を用いた伝搬路制御技術、ならびに複数のサブテラヘルツ帯アクセスポイントが連携して超高速伝送を行う(Joint Transmission)ために必要となるアクセスプロトコルとバックホール通信システムを対象とした研究開発を行っています。 |
開発装置の例
150 GHz帯において、4 Gbpsでエラーフリーの双方向通信ができることを確認しました。
150GHz帯での動作検証
国際標準化活動について
本研究開発による成果の社会実装に向けて、IEEE 802.11 Working Groupをはじめとした各種標準化委員会における標準化活動を進めています。また、将来的な275 GHz以上の周波数の通信業務利用に向けて、国際電気通信連合(ITU)の関連部会における各種活動を実施しています。
nict.go.jp