日経コミュニケーション2016年6月号pp.52-60の5Gのすべて「NICT/ATRによる無線の横断利用、上智大による広帯域移相器の小型化」を分割転載した後編です。前編はこちら

日本の5G(第5世代移動通信システム)を推進する5GMF(第5世代モバイル推進フォーラム)のキーパーソンが、日本を含めた世界の動向を、研究開発や標準化、ユースケース、アプリケーションといった様々な観点から解説する「5Gのすべて」。今回は、上智大学の取り組みを紹介する。

 5Gでは、既存の移動通信システムで用いられているUHF(Ultra High Frequency)帯に加え、より高い周波数帯を段階的に追加使用できるようにしていくことで、システムの大幅な大容量化と高速化を図ることが必要である。

 上智大学ではこうした背景の下、逼迫しているUHF帯を引き続き有効活用しつつ、新たにSHF(Super High Frequency)帯でも共用可能なアナログビームフォーミング用移相器の小型化・マルチバンド化の研究を進めている。

 アナログビームフォーミング用移相器については、小型で広帯域特性が得られるベクトル合成型などが検討されているが、トランジスタを用いた増幅器が必要なため、低消費電力化に有利で、送信・受信で共用可能な受動素子で構成されるアナログ移相器を検討している。

 従来構成の移相器にはブランチラインハイブリッドを用いた移相器がある(図10の左)。回路設計が容易という長所を持つものの、4本の90°伝送線路が必要で大型になるという短所がある。また、動作周波数範囲が狭く狭帯域であることが短所である。

図10 UHF帯とSHF帯で共用可能なアナログビームフォーミング用移相器の小型化とマルチバンド化を検討
従来型と検討中の移相器を示した。
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 これに対し、現在検討中の移相器は90°伝送線路の使用が2本であることから小型化に向く(同右)[8]。広帯域という長所もある。キャパシタの大きさを変化させることで、0Hz付近から移相器として使用できる。

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