5GおよびBeyond 5Gの基地局に向けた高効率ミリ波帯フェーズドアレイ無線機を開発 独自の高効率増幅回路と、ばらつき補正技術によりミリ波帯無線機の低消費電力化を実現

用語説明

[用語1] Beyond 5G : 第5世代移動通信システム（5G）の次の世代の移動通信システム。

[用語2] ミリ波 : 波長が1～10 mm、周波数が30～300 GHzの電波。

[用語3] フェーズドアレイ : 複数のアンテナをアレイ状に配置し（アレイアンテナ）、各アンテナへ位相差・振幅差をつけた信号を給電する技術。ビームフォーミングの実現に利用される。

[用語4] 第5世代移動通信システム（5G） : 2019年に展開を開始した、国際的な移動通信ネットワークの第5世代技術標準。現在ほとんどの携帯電話に用いられている第4世代移動通信システム（4G）ネットワークの後継の規格である。4Gまでは6 GHz以下の周波数帯が用いられてきたが、5Gではその6 GHz以下の周波数帯と併用してミリ波も利用することで、大幅な通信速度の向上を可能にしている。

[用語5] 大規模MIMO : MIMO（multiple input multiple output）とは、複数の送受信アンテナを使用することで複数の無線通信経路を確立し、利用する技術であり、帯域あたりの伝送速度の向上が可能である。大規模MIMOは、より多数のアンテナを用いるMIMO技術の総称である。Massive MIMO（マッシブマイモ）と呼ばれることが多い。

[用語6] ドハティ型増幅器 : 増幅器を2つ並列で構成し、出力電力が低い時は一方の増幅器のみを動作させ、出力電力が高い時は両方の増幅器を動作させることにより、幅広い出力電力レベルで高効率を実現する増幅器。

[用語7] 素子間ばらつき補正 : 本研究で新たに導入した補正技術。チップ内の各素子の特性をあらかじめテスト回路によって測定し、そのばらつきを無くすようにバイアス電圧などの境界条件を変化させ、素子間のばらつきを補正する。

[用語8] デジタル歪補償（DPD）技術 : 回路の非線形性による所望の特性からのズレを事前に計測し、入力側にあらかじめ逆方向のズレを与えて、結果所望の特性を得られるように補償する技術。

[用語9] 線形性 : 電気回路においては、入力と出力の関係が直線的であること。線形性が高いほど、入力と出力の関係が曲がりなく真っ直ぐである。線形性が悪いと、2つ以上の入力が互いに干渉し、望まない成分が出力に現れることがある。

[用語10] デジタルトランスフォーメーション（DX） : 5G、IoT、AI等の通信・デジタル技術を活用し、浸透させることで、人々の生活や社会の構造などをより望ましい方向に変化させていく概念をいう。

[用語11] ビームフォーミング : アンテナからのビームパターンを制御すること。一般的にはアレイアンテナを用いて、各アンテナから送受信される信号の位相と振幅を制御することにより実現する。電波の放射パターンを特定の方向に向けて細く絞り、遠くまで届けることができる。位相と振幅の制御の方法による分類として、アナログ回路部分で位相と振幅を変化させるアナログビームフォーミングと、デジタル回路部分で変化させるデジタルビームフォーミング、両者を組み合わせたハイブリッドビームフォーミングがある。ミリ波帯では多数のアンテナを用いるため、デジタル方式では回路規模と消費電力が莫大になるため使用されておらず、アナログ方式が用いられている。

[用語12] 閾値電圧 : トランジスタがONになり、電流が流れ出すときのゲート電圧。閾値電圧が異なると、同じゲート電圧を与えたときに流れる電流値が異なり、結果としてトランジスタの特性にばらつきが出る。

[用語13] 位相オフセット : 位相の初期値のずれ。

[用語14] 偏波MIMO : 偏波とは、電波が空間を伝わるときに波が振動する方向のことで、振動方向が一定で、電界が地面に対して垂直な偏波を垂直偏波、水平な偏波を水平偏波と呼ぶ。偏波MIMOとはMIMO技術の一種であり、適切なアンテナを用いることで特定の偏波の電波を取り出すことが可能であり、水平偏波と垂直偏波の2つの偏波を用いて複数の通信経路を作り出すMIMO技術を、特に偏波MIMOという。

[用語15] WLCSP（Wafer Level Chip Size Package）技術 : 半導体ICチップのパッケージ技術の一種。ICチップと同じ面積で実現できる非常に小型かつ安価なパッケージ技術。

[用語16] OTA（Over-the-Air）性能 : 実際に空中に電波を飛ばしたときの性能。