研究目的 ワイヤレス NGN の実現...研究スタッフ 教授：坪内和夫 准教授：...

研究スタッフ

教 授： 坪内 和夫

准教授： 中瀬 博之

助 教： 亀田 卓

研究目的: ワイヤレス NGN の実現

主な研究テーマ

携帯電話の普及により，世界中どこからでも電話やメールが可能な状況にある．公衆無線LAN の普及により，一部のエリアでは高速

インターネットアクセスが可能な社会になりつつある．さらに，広域無線アクセスの標準規格化の進展や，10m エリアの超高速ギガビット無線

システムなど，利用可能な無線システムは多様化している．当研究分野では多種多様な無線通信システムをシームレスに利用できるワイヤレス NGN (Next Generation Network)の実現を目指し，研究開発を行っている．

1. 移動通信 IP ネットワーク

● MBWA (Mobile Broadband Wireless Access)

広域モバイルブロードバンド無線通信システム(MBWA) の一つである FLASH-OFDM (Fast Low-latency Access with Seamless Hand-off) 方式を

活用し，仙台市中心部における実証実験を展開している．複数セクタ・セル環境内で静止状態及び自動車による移動状態における受信電力，SNR 及びスループットに関して評価している．

● ハンドオーバ・システムローミング技術

移動に伴う回線切り替え（ハンドオーバ）やMBWA と無線 LAN 間などのシステムローミング

をシームレスに実現することを目指している．Linux 上へ実装し，スループット特性の評価を

行っている．

坪内・中瀬研究室 www.riec.tohoku.ac.jp/lab/tsubouchi/

標準規格

10M1M100k10k

10m

100m

1000m

Bluetooth802.15.1

PHS

PDCW-CDMA

cdma2000

802.11

802.11a/g

UWB

セルラー系：音声中心

近距離系

RF-ID

距離

伝送速度

[bit/sec]

Zigbee802.15.4

802.11n

IEEE系 （IP 通信）

非 IEEE 系

HSPA802.16e

802.20

cdmaOne

Narrow Band Broad Band

無線 LAN 系

TDMA CDMA OFDMA

100M 1G

送信電力 1W

802.11b

mmWave802.15.3c

広域化

高速化

超高速化

本プロジェクトの取り組み

324Mbit/s 5GHz 帯無線 LAN 端末

超小型 3D SiPミリ波端末

MBWA 基地局設備

Wireless NGN へ複数の無線通信方式を一つの端末で通信可能

●ハンドオーバ

同種システム間

接続基地局切り替え

●ローミング

異種システム間

接続基地局切り替え

広域ワイヤレスアクセスとホットスポット (無線 LAN) のシームレスな環境を実現

無線 LAN 間ハンドオーバ

広域ワイヤレスアクセス間ハンドオーバ

無線 LAN ⇔ 広域ワイヤレスアクセス間

ローミング

FLASH-OFDM方式を活用

1km

Throughput

SBTM局(58m)

宮城県庁局(84m)

IT-21局(19m)IT-21局(19m)

移動局

基地局

MBWA 伝搬実験の概要

ハンドオーバ・システムローミング技術

3. 無線通信端末用高性能・低消費電力Mixed Signal Si CMOS LSI

坪内・中瀬研究室

2. 超高周波 3 次元実装システム・イン・パッケージ (SiP)

www.riec.tohoku.ac.jp/lab/tsubouchi/

■ このほかの研究テーマ:ネットワーク・システム・回路からデバイス・材料・物性まで，一貫した研究体制

(1)GHz 帯弾性表面波・バルク波（SAW・FBAR）デバイスの研究

(2) 高効率・超小型アンテナの研究

(3) 超広帯域無線通信方式の研究

(4) ユニバーサル無線端末の研究

大容量通信 (3Gbit/s) が可能な WPAN(Wireless Personal Area Network) として，広帯域利用が可能な 60GHz 帯に注目している．

この無線システムを様々な小型機器に組み込むためには，WPAN 端末の小型化が必須である．我々は超小型で低コストである 60GHz帯送受信モジュール実現を目指している．

送受信モジュールの構成部品であるミキサ・増幅器といった 60GHz 帯 IC は，SBB (Stud Bump Bonding) 技術を用いたフリップチップ実装方式により ALIVH (Any Layer Interstitial Via Hole) 基板上に実装を行っている．基板間

は銅ボールを用いて接続している．

10mm

9mm

LO

RF

IF

Bias

無線通信端末の高機能化により，LSI への高性

能化・低消費電力化への要求はますます厳しいものになってきている．我々は，主に 5GHz 帯や60GHz 帯の無線通信方式のためのベースバンド・アナログ・RF の Mixed Signal Si CMOS LSI の研究を行っている．

● 5GHz 帯高効率送信アンプの研究

B 級プッシュプル構成を用いることで，高効率・線形動作を実現できる Si CMOS 電力増幅器の研

究開発などを行っている．

● 高安定発振回路の研究

小型化と経済化を目指し，5GHz帯無線 LAN に利用可能な Si CMOS を用いた VCO の設計と

評価などを行っている．

4.5mm

5mm

5GHz 帯超小型メアンダラインアンテナ

整合回路

0

IDIDn

IDp

nMOS

pMOS

バイアス

バイアス

バイアス

バイアス

10mm 角サイズハイビジョン伝送ミリ波超高速無線通信端末

B 級 Si CMOS プッシュプル電力増幅器

5GHz Si-CMOS VCO チップ