300GHz帯で160Gbpsの伝送速度を実現するInP集積無線フロントエンド、NTTが開発

日本電信電話(NTT)は10月28日、無線通信用ハードウェアの小型無線フロントエンド(FE)の小型化と広帯域化のため、課題である「局部発振信号漏洩」(LOリーク)を除去するための回路構成を、独自開発の「InP-HEMT」(インジウム・リン基板上に作成される高電子移動度トランジスタ)技術を用いて1チップ集積化して実現し、将来の超高速無線通信への応用が期待される300GHz帯のデータ伝送実験において世界最高クラスとなる160Gbpsのデータレートを達成したことを発表した。

同成果の詳細は、米国東部夏時間10月27～30日にフロリダで開催中のIEEEの国際会議「BCICTS 2024」にて、28日に口頭発表された。

• 今回の成果の位置づけ。RF周波数は、無線通信で使用する帯域の中心周波数を指す (出所:NTT Webサイト)

第6世代移動通信システム(6G)においては、100Gbps以上の超高速無線通信が必要とされることが予想されており、広い周波数帯域が利用可能なサブテラヘルツ帯(100GHz～300GHz)が期待されている。その実現に必要なのが、同帯域での電波の送受信を可能とする無線FEの開発となっている。

FEは、ベースバンド/IF部で生成したデータ信号を300GHz帯のRF信号に周波数変換する機能を持つアナログ回路で構成され、送信用のトランスミッタ(TX)と、受信用のレシーバ(RX)に分けられる。TXは、周波数変換を行うミキサ、そこで発生したRF信号の増幅用の「RF用電力増幅器」(RFPA)、ミキサの駆動に必要なLO信号電力用の「LO用電力増幅器」(LOPA)といった要素部品で構成され、RXは、ミキサ、受信RF信号を低雑音に増幅するための「低雑音増幅器」、LOPAで構成され、300GHz帯のFEの実現には、それらを同帯域で動作させる必要がある。

また、これまでのFEでは要素部品が個別モジュールとなっており、それらを組み合わせたバラック形態で実現されてきたため、柔軟な構成が可能な一方で、以下のような課題もあったという。

1. 複数のモジュールを組み合わせるため、FEが大型化してしまう
2. モジュール間の接続部(損失や帯域減少の要因となる)が複数存在することでFEの動作帯域が制限され、データレートの向上が困難

そこでNTTでは今回、これらの課題を解決するため、構成要素を1つのICへと集積化することにしたという。