何をお探しですか？
FEATURE
キーサイト、テラヘルツ周波数を用いて1Tbpsのスループット達成を支援
Paper presented at Asia-Pacific Microwave Conference with CNRS, Lille University, and Osaka University details accomplishment.
セルラーデータとより高いスループットに対する需要は飽くなきものです。6Gの目標は、5Gの10倍のスループットレートを達成し、最終的に最大1テラビット/秒（Tbps）のスループットを実現することです。この速度により、今日のデータ速度では不可能な、ホログラフィック通信や拡張現実（XR）体験などのユースケースが可能になります。
1 Tbpsの速度に到達するには、数十から数百ギガヘルツの帯域幅が必要であり、そのためサブテラヘルツ（サブTHz）のような高周波数が魅力となります。現在、初期のサブTHz通信システムを構築するための広範な研究が行われていますが、これらの周波数用のコンポーネントは依然として開発段階であり、非常に不足しています。
12月、キーサイトとフランス国立科学研究センター（CNRS）、リール大学、大阪大学の研究チームは、1Tbpsの壁を突破したと発表しました。アジア太平洋マイクロ波会議で発表された論文の中で、ギョーム・デュクールノー（Guillaume Ducournau）教授と長辻知夫教授は、テラヘルツフォトダイオードと500～724 GHzの範囲をカバーする電子ベースの受信機を組み合わせて構築したシステムを使用したこの成果について詳述しています。この周波数帯において、14のキャリアによるチャネルアグリゲーションと16～64直交振幅変調（QAM）を使用し、1.04 Tbpsの総データスループットを実現しました。
テラヘルツ通信の分野では、フォトニクスやエレクトロニクスを活用した興味深いマイルストーンが達成され、近年大きな進展を見せていますと語るのは、テラヘルツ光源や受信機の開発を専門とし、フォトニクスやフォトミキシングを用いた通信関連のアプリケーションへの応用を手がけるデュクールノー教授です。「フォトニクスにより、初のアグリゲーションによる1 Tbps超のサブTHzシステムが実現したことを大変嬉しく思います。フォトニクス技術の進歩がテラヘルツ通信の研究を加速させてきたからです。」
「テラヘルツ通信研究者の長年の夢であった、シングルレーンで1 Tbpsのデータレートを達成できたことも非常に嬉しいです」と長辻教授は付け加えています。
図1：テラヘルツ周波数で達成されたデータレート
最先端システムのパフォーマンスを測定するため、研究者らはベクトル信号解析（VSA）ソフトウェアを組み合わせた4チャネルのKeysight Infiniium UXRシリーズ・オシロスコープを使用しました。図1には、合計14キャリアを使用し、500～724 GHzの範囲でキャリアアグリゲーションを行ったシステムの測定パフォーマンスが黄色で示されています。632 GHzにおける単一キャリアの測定パフォーマンスを図2に示します。UXRの高性能がこれらの測定を可能にしました。4つの70 GHzチャネルと広範なサポート電圧範囲により、信号の全帯域幅を受信することができました。さらに、VSAがサポートする豊富な波形ライブラリにより、研究者らは容易に信号を復調し、システムのスループットを正常に測定することができました。
「広帯域テラヘルツフォトダイオード、受信機、そしてキーサイトのUXRが持つ独自のパフォーマンスの組み合わせが、これらの実験の成功を真に可能にしました」とデュクールノー教授は述べています。「同社の先進的な機器は、私たちのテラヘルツ研究を強力に推進しています。」
図2：異なる変調方式における632 GHzの単一キャリア信号の測定スループット。32-QAM / 40 GBaud（左：0.2 Tbps）および16-QAM / 40 GBaud（右：160 Gbps）。
フォトニクスは、サブTHz帯での通信を可能にするために研究されている新しい技術の一つです。将来的にフォトニクスが広く採用されるかどうかは今後の動向を見守る必要がありますが、キーサイトは次世代の無線通信デバイスの構築に必要なツールを研究者に提供し続けることに注力しています。
6G研究は、フランス2030プログラム、PEPR（Programmes et Equipements Prioritaires pour la Recherche）、CPER Wavetech、E.U. TERAOPTICS、および情報通信研究機構（NICT）によるBeyond 5G R&D推進事業（00901）の支援を受けています。PEPRは、フランス国立研究機構（ANR）により、助成金ANR-22-PEEL-0006（FUNTERA, PEPR 'Electronics'）およびANR-22-PEFT-0006（NF-SYSTERA, PEPR 5G and beyond - Future Networks）のもとで運営されています。Contrat de Plan Etat-Region（CPER）WaveTechは、高等教育研究省、オー＝ド＝フランス地域圏評議会、リール都市圏（MEL）、フランス国立科学研究センター（CNRS）物理研究所、および欧州地域開発基金（ERDF）の支援を受けています。TERAOPTICSプロジェクトは、マリア・スクウォドフスカ＝キュリー助成金協定第956857号に基づき、欧州連合の地平線2020研究イノベーションプログラムから資金提供を受けています。
図3：フランスのIEMNで行われた実験中のテラヘルツ通信ラボの研究者たち。左から順に、川本悠馬氏、長辻知夫教授、ギョーム・デュクールノー教授。