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2016年8月19日
世界最快！每秒56Gbps无线传输成功
实现了CMOS集成电路的毫米波波段无线设备
国立大学法人东京工业大学（注1）（以下简称，东京工业大学）与株式会社富士通研究所（注2）（以下简称，富士通研究所）以无线设备的大容量化为目标，开发出了宽频范围覆盖72到100千兆赫兹（以下称，GHz）、损耗小、并可快速处理信号的CMOS无线收发芯片及其模块化技术。通过该技术成功实现了每秒56Gpbs世界最快的无线传输。
开发背景
随着智能手机的普及，数据通信量也在迅速增加，从而加速了无线基站和核心网络、或基站间互联的骨干网络的大容量化。过去主要是以覆盖几公里范围的宏小区方式为主，但近几年则需要结合大量覆盖方圆几百米的小型基站方式，来应对快速增长的流量。
目前，基站之间的通信线路主要采用能够传输大量数据的光纤。而在建筑密集的城市中心以及被山区和河流等阻隔的地区，铺设光纤较为困难，所以希望开发出一种能够在室外简便安装的大容量无线通信设备。
课题
在无线传输大量数据时，需要使用宽频范围。为此，最好使用无线应用冲突少的，以及频带宽的毫米波频段（30-300GHz）。可是，毫米波频段频率太高，在设计CMOS集成电路时需要使其工作在接近极限点，设计难度大，所以，难以实现毫米波波段的收发电路，以及连接电路板和天线之间接口电路的低损耗。
开发的技术
本次开发的CMOS无线收发芯片以及搭载此芯片的无线模块（图1）主要由两项技术构成。
半导体芯片 收发模块
图1 CMOS无线收发芯片及其模块
1.收发电路的低损耗、宽带化技术
本次新开发的技术（图2）通过将数据信号分成两种，并分别将其转换成不同的频带，然后进行混合，实现了收发电路的宽带化和低损耗。低频带信号从72至82GHz，高频带信号从89至99GHz，分别以每10GHz幅宽进行调制解调。即使20GHz幅宽的超宽带信号，采用该技术也可达到输入输出功率比在恒定范围内与传统10GHz幅宽同样的调制解调，而且噪音低，从而实现了高品质的信号传输。
另外，还开发出了将频率为毫米波波段的信号作为电波进行收发的放大器。对于因频率使得部分增益降低的信号成分，利用向输入端反馈输出信号的振幅来稳定增益，通过该电路技术进行设计，实现了从72到100GHz的超宽带放大器。
图2 开发的收发器构造
2.模块化技术
半导体芯片上转换为毫米波波段的信号是通过印刷电路板上的信号线输出给天线的。由于天线是导波管（金属管状）结构，所以，印刷电路板与导波管之间的连接需要超宽带、低损耗。目前通过设计印刷电路板上的配线图，面向超宽带开发出了统合了阻抗的导波管与电路板之间的接口，该接口能够在所需频率范围内大幅度降低损耗。
另外，在该成果研发中，东京工业大学主要负责开发收发电路的低损耗、宽带技术；富士通研究所负责开发模块化技术。
效果
在室内将2台模块间距10cm相对摆放，进行了数据传输试验。结果显示，导波管与电路板之间的损耗不到10%，同时实现了每秒56Gbps的世界最快速数据传输。
在本次开发技术的基础上，结合用于增强信号以延长传播距离的高输出放大器技术以及处理超宽带信号的基带电路技术，实现了室外安装无线设备的大容量化。这样，即使是在较难铺设光纤的城市以及被河流阻隔的山区，也可布局基于无线的大容量基站网络，同时也为提供舒适快捷的通信环境起到了积极的促进作用。
今后
以面向智能手机等基站间通信的无线骨干线路为目标，目标于2020年实现其商品化。
