光ファイバーに匹敵する速度で通信可能な無線トランシーバーが開発される

無線周波数による通信では、データの送受信に用いられる無線トランシーバーの速度と効率性が重要です。新たにカリフォルニア大学アーバイン校の研究チームが、使用する無線周波数帯を140GHzまで高め、物理的な光ファイバーケーブルに匹敵する通信速度を実現した無線トランシーバーを開発しました。

An Antenna-to-Bits F-Band 120-Gbps CMOS RF-64QAM Receiver | IEEE Journals & Magazine | IEEE Xplore
https://ieeexplore.ieee.org/document/11344822

A Bits-to-Antenna F-Band 120-Gb/s CMOS RF-64QAM Transmitter for FutureG Wireless Links | IEEE Journals & Magazine | IEEE Xplore
https://ieeexplore.ieee.org/document/10833751

Engineers invent wireless transceiver that rivals fiber-optic speed
https://techxplore.com/news/2026-01-wireless-transceiver-rivals-fiber-optic.html

論文の筆頭著者であり記事作成時点ではMarvell Technologyに勤務するジソン・ワン氏は、「連邦通信委員会(FCC)と6G標準化団体は、100GHzの周波数帯を新たなフロンティアとして見ています。しかし、このような速度ではアナログ／デジタル変換器を使用して信号を作成する従来のトランスミッター(送信機)は非常に複雑で電力を大量に消費し、いわゆるDAC(デジタル・アナログ・コンバータ)のボトルネックに直面します」と述べています。

記事作成時点で導入が進んでいる5G通信で用いられる周波数帯は最大でも28GHzです。それより周波数帯を高くしてデータ通信速度を上げようとすると、データ処理に必要な電力が急激に増え、バッテリー寿命があっという間に尽きてしまうという問題がありました。

論文の筆頭著者であり、記事作成時点ではQualcommに勤務するユセフ・ハッサン氏は、「従来のレシーバー(受信機)は、DACという大きくて電力を大量に消費する部品を使わずに、これほど高速なデータを受信するのは困難です」と指摘しています。

そこで研究チームは、負荷の高い処理をアナログ領域に移すことで非効率性を回避する方法を考案しました。論文の共著者でありカリフォルニア大学アーバイン校電気工学教授のパヤム・ヘイダリ氏は、「私たちは高速設計を悩ませる厳しい電力トレードオフを克服できる、全く新しい完全アナログアーキテクチャを構想しました」とコメントしています。

研究チームが開発した新たな無線トランシーバーが以下。同期した3つのサブトランスミッターを用いて無線周波数領域で直接信号を構築することで、DACを完全に排除しているとのこと。ワン氏は、「空港まで走りながらスーツケースを整理しようとするのではなく、家を出る前にスーツケースを完璧に詰めるようなものです」と語りました。

研究チームが開発した無線トランシーバーは120Gbpsで動作し、複数の4K動画を瞬く間に転送できるほどの通信速度を実現するとのこと。レシーバーチップは22nmプロセスの完全空乏型SOI技術で製造され、わずか230ミリワットの電力しか消費しないため、ポータブル機器にとって十分な効率性があると研究チームは説明しています。

ヘイダリ氏は、「私たちのイノベーションにより、データセンター内に複雑な銅配線を何kmも敷設する必要がなくなります。データ企業の運営者はサーバーラック間で超高速無線リンクを実現でき、ハードウェア・冷却・電力コストを大幅に削減できます」と述べました。