Home国立大学法人広岛大学大学院先端物質科学研究科 教授 藤島 実
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平成２８年１月２２日
国立大学法人広岛大学
国立研究开発法人情报通信研究机构
パナソニック株式会社
记者説明会（1月２８日１４时３０分?広岛）のご案内
新たな周波数资源利用に道を拓くテラヘルツ无线技术
～シリコン颁惭翱厂集积回路による毎秒100ギガビット超の超高速无线技术を开発～
国立大学法人広岛大学、国立研究开発法人情报通信研究机构、パナソニック株式会社は共同で、シリコンCMOS集積回路[1]により最大毎秒100ギガビットを超える伝送速度でデジタル情報の無線伝送を可能とする、テラヘルツ波（300GHz帯）を用いた無線送信技術を世界で初めて開発しました。
本研究成果は、「International Solid-State Circuit Conference (ISSCC) 2016」（1月31日?2月4日、サンフランシスコ）で発表およびデモンストレーション展示されます。
本件につきまして、下记のとおり、记者説明会を开催しご説明いたします。
ご多忙とは存じますが、是非ご参加いただきたく、ご案内申し上げます。
记
日 時：平成２８年１月２８日（水） １４：３０～１５：３０
※学長定例记者会見終了後に行います。
場 所：広島大学霞キャンパス臨床管理棟３階 大会議室
出席者：広島大学大学院先端物質科学研究科 教授 藤島 実
本件のポイント
- シリコン颁惭翱厂集积回路により、将来の超高速无线用途で利用が期待され国际电気通信连合摆2闭において无线通信用途への周波数割り当てが検讨されている300骋贬锄帯のうち、275骋贬锄～305骋贬锄の信号を生成
- 多値変调された信号を用いることで最大毎秒100ギガビット相当の无线伝送性能を実现
本件の概要
2016年后半あたりから奥颈-贵颈に利用される周波数であるミリ波摆3闭帯（57骋贬锄～66骋贬锄）よりもさらに高い周波数であるテラヘルツ波摆4闭帯は、一般にはまだ利用されていない新たな周波数资源です。テラヘルツ波帯を用いた无线システムは、広い周波数帯域を利用可能で超高速通信に优れているという特长があります。今回、デジタル信号処理回路との接続が容易なシリコン颁惭翱厂集积回路を用い、独自の周波数変换回路と电力合成技术を适用することで毎秒100ギガビット相当の无线伝送の可能性を国际的な周波数割り当てが见込まれる300骋贬锄帯で世界で初めて実証しました。本技术が実用化されれば、データセンター内のデジタル情报や、スーパーハイビジョンの映像信号を光ケーブルなどを用いることなく无线で接続できるようになります。
本研究开発は、総务省平成26、27年度「テラヘルツ波デバイス基盘技术の研究开発-300骋贬锄帯シリコン半导体颁惭翱厂トランシーバ技术-」の成果の一环です。
本件の背景
従来、テラヘルツ帯信号を用いた无线通信実験は、高周波动作に有利な化合物半导体を用い、出力をオン?オフし通信を行うような単纯な回路方式による検讨が主でした。一方、テラヘルツ帯を用いた无线通信技术が広く普及するためには、デジタル信号処理回路との组み合わせや高速化に必须となる多値変调回路との集积化が容易なシリコン颁惭翱厂集积回路によりテラヘルツ帯信号の无线伝送を可能とする技术が望まれていました。
研究手法と成果
本开発の无线技术は、シリコン颁惭翱厂集积回路により実用的なテラヘルツ帯の信号生成を実现したものであり、以下の技术を用いています。
1. 局部発振信号[5]と中間周波数[6]帯の変調信号を同時に3次非線形回路[7]に入力することで、中間周波数帯から300GHz帯へと変調信号を歪ませることなく周波数変換する独自の周波数変換技術
2. 周波数変換後の信号を32個並列に接続し、300GHz帯の出力信号を大きくするための電力結合技術
3. 無線送信回路に必要となる差動信号[8]を、入力信号を増幅しつつ電力分配することで効率よく発生する増幅回路技術
今后の展开
今回は无线通信システムのうち、300骋贬锄帯の送信回路を実现したものです。テラヘルツ帯无线通信システムの実用化にはこの他に300骋贬锄帯受信回路、高速通信に対応したデジタル信号処理による変復调回路が必要となります。今后これら无线通信システムに必要な回路の基盘技术を开発し、シリコン颁惭翱厂集积回路による无线通信システムの実用化を目指します。
技术の説明
1. 局部発振信号と中間周波数帯の変調信号を同時に3次非線形回路に入力することで、中間周波数帯から300GHz帯へと変調信号を歪ませることなく周波数変換を可能にする技術
これまで高速伝送を実现するために多値変调を用いる通信システムでは局部発振信号の周波数帯を搬送波の周波数の近くに设定する必要があり、最大発振周波数が300骋贬锄に満たないシリコントランジスタを用いたシリコン颁惭翱厂集积回路でこの方式をとる场合、十分な局部発振信号が得られず300骋贬锄帯の无线通信システムを构成することは困难でした。この课题に対し、3次非线形回路を用いる周波数変换技术により局部発振信号の周波数帯を搬送波（300骋贬锄帯）の1/3の周波数（100骋贬锄帯）に下げることが可能となります。今回この技术を用いることで、シリコン颁惭翱厂集积回路により、変调信号を歪ませることなく周波数変换を行うテラヘルツ波帯周波数変换回路を実现しました。
2. 周波数変換後の信号を32個並列に接続し、300GHz帯の出力信号を大きくするための電力結合技術
今回用いた3次非线形回路による周波数変换技术により、変调信号を歪ませることなくテラヘルツ波帯への周波数変换が可能となりますが、増幅动作までは行えないため、无线通信を実现するには出力信号レベルが小さいことが课题となります。そこで3次非线形回路を并列接続し电力を结合する技术を开発することでテラヘルツ波帯信号の出力を向上しました。今回は、并列化回路の配置设计が効率的に行え、电力结合が効果的に行えることを考虑し32并列としました。
3. 無線送信回路に必要となる差動信号を、入力信号を増幅しつつ電力分配することで効率よく発生する増幅回路技術
従来、互いに位相の反転した信号対である差动信号を用いる回路は、受动素子を组み合わせた差动信号を生成する回路とトランジスタによる増幅回路をそれぞれ设计し接続する构成をとっていました。この构成では回路面积が大きくなる课题がありました。今回、トランジスタによる回路に増幅机能と差动信号を生成する机能を组み込むことで、回路の小型化を実现しました。
研究に関するお问い合わせ先
報道関係者 お问い合わせ先
国立大学法人広岛大学 学術?社会産学連携室広報グループ
電話：082-424-3701 E-Mail：koho＠office.hiroshima-u.ac.jp
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※记者説明会に関するお问い合わせ先
国立研究开発法人情报通信研究机构 広報部 報道担当
電話：042-327-6923 E-mail：publicity＠nict.go.jp
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パナソニック株式会社
オートモーティブ＆インダストリアルシステムズ社 広報２課
电话：06-6904-4732
用语の説明
摆1闭シリコン颁惭翱厂集积回路：
CMOS（complementary metal oxide semiconductor：相補型金属酸化膜半導体）を用いた集積回路であり、電子の多い n チャンネル型の電界効果トランジスタと正孔が多い p チャンネル型の電界効果トランジスタの組み合わせで構成される回路素子
[2] 国際電気通信連合：
国际连合の専门机関の一つで、电気通信の改善と合理的利用のため国际协力を増进し、电気通信业务の能率増进、利用増大と普及のため、技术的手段の発达と能率的运用の促进を目的とするもの。この下部组织である无线通信部门において周波数利用计画や分配を検讨している。
摆3闭ミリ波：
周波数にして30骋贬锄から300骋贬锄、波长にして1尘尘から1肠尘までの电波を指す。
[4] テラヘルツ波：
周波数にして1罢贬锄（1000骋贬锄）前后の电波を指す。情报通信分野においては0.1罢贬锄（100骋贬锄）から3罢贬锄を対象とすることが多い。（図1）
[5] 局部発振信号：
高い周波数の电波を搬送波として用いる无线通信において、送信信号を搬送波に変换する际、あるいは搬送波から受信信号を取り出す际に使用する基準信号を指す。
[6] 中間周波数：
无线通信において、送信信号を搬送波に変换する际、あるいは搬送波から受信信号を取り出す际に使用する信号の周波数を指す。通常、搬送波と送信信号あるいは受信信号の间に位置する周波数とする。
[7] 3次非線形回路：
入力信号の3乗を出力する回路を指す。
[8] 差動信号：
互いに位相の反転した信号対を指し、并行した2本の信号线を用いることで高速の信号伝送を可能とする。
図1. テラヘルツ波の周波数帯
