2018年2月14日
日本電気株式会社

背景

昨今、著しいモバイルトラフィックの増加に伴い、現在の4Gモバイルネットワークに比べて大容量・超高速・超低遅延などが見込まれる5Gモバイルネットワークの早期実現が期待されています。しかし、広帯域なミリ波を用いると無線回路の電力効率が低下して消費電力が増加し、回路より発生した熱を逃がす放熱機構が大きくなり、無線ユニットの体積が増大するため、無線ユニットの設置場所が限定される課題がありました。今回開発した低消費電力回路技術は、5Gで使用される大容量ミリ波通信の無線ユニットをLTEと同サイズにまで小型化し、無線ユニットをおける設置場所の自由度を高めました。

技術の特徴

1. ミリ波の広帯域増幅器の消費電力を1/5に低減
   増幅器を高効率で動作させると信号に歪が発生するため、歪成分を観測して補償する必要があります。LTEの基本帯域20MHzの十倍以上となる数百MHzの広帯域を用いるミリ波通信では、歪成分の観測に必要な帯域が現行のデバイスで観測できる帯域より広いため、歪成分全体を直接観測することは困難ですが、今回、受信帯域内の歪成分から受信帯域外の歪成分を推定して補償する技術を開発しました。これにより、信号の歪を抑えつつ増幅器を高効率で動作できるため、少ない消費電力で信号品質が確保可能となり、増幅器の消費電力を約1/5に低減することに成功しました。
2. 広帯域増幅器を除くアナログ無線回路の消費電力を1/2に低減
   ミリ波無線ユニットでは、アナログ無線回路とデジタル演算回路を接続する信号変換回路の消費電力が大きくなります。今回、デジタル信号をアナログ信号に変換する回路を不要にする「1ビットデジタル送信機(注2)」をミリ波の広帯域に適用し、増幅器を除いたアナログ無線回路の消費電力を、市販のアナログ変換回路に比べて約1/2に低減することに成功しました。

今回開発した二つの低消費電力回路技術により、ミリ波無線ユニット全体での消費電力を削減し、その筐体サイズを従来のLTEの無線ユニットと同等にまで小型化することができました。また、本技術の製品への実装をすすめ、早期に5G向けの無線基地局を提供することで5Gモバイルネットワークの構築を実現していきます。

なお、NECは本年2月26日(月)から3月1日(木)にスペイン・バルセロナで開催される世界最大級の通信関連の展示会「モバイル・ワールド・コングレス(MWC)2018」にて本技術をご紹介します。

NECグループは、安全・安心・効率・公平という社会価値を創造する「社会ソリューション事業」をグローバルに推進しています。当社は、先進のICTや知見を融合し、人々がより明るく豊かに生きる、効率的で洗練された社会を実現していきます。

以上

• (注1)ミリ波：一般には30~300GHzの周波数帯の信号を指す。5Gでは28GHz帯も含めて活用を検討中。
• (注2)1ビットデジタル送信機：DSP/FPGA内で処理されたデジタル変調信号を、1ビットのデジタル信号系列に変換する送信機。1ビットのデジタル信号は、無線ユニット内部で、アナログ信号として扱うことができる。
  「NEC、低消費電力と柔軟な周波数対応を両立したデジタル無線送信システムを開発～無線基地局の小型化や高密度な設置に貢献～」
  http://jpn.nec.com/press/201406/20140602_02.html
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