利用太赫兹波有效利用传播空间的虚拟化终端演示实验成功，实现Beyond 5G/6G超高速传输

松下控股有限公司/国际电气有限公司/V体育/KDDI 研究所

松下控股株式会社（以下简称“松下控股”）、国际电气株式会社（以下简称“国际电机”）、V体育官方网站（以下简称“V体育”）、KDDI研究所（以下简称“KDDI研究所”）开发了虚拟化终端硬件演示装置（以下简称“KDDI研究所”）作为“该演示设备”），它使用太赫兹波进行多波束传输和偏振 MIMO^（※1）在 48GHz 带宽下超越 384Gbps 的 5G/6G^（※2）超宽带传输实验（以下简称本次演示实验）成功。此外，我们还利用该演示设备进行了4K无压缩实时视频传输，并成功传输了清晰的视频。

虚拟化终端的概念是通过让智能手机等用户终端与周围的各种设备在太赫兹频段进行协作，并将每个设备上安装的天线虚拟地捆绑起来并将其作为单个终端进行操作，从而实现Beyond 5G/6G所需的超高速通信。^（※3）（图1）。通过利用超宽带太赫兹波并分离无线电波传播空间，可以提高频率使用效率。

该演示设备主要由松下控股公司开发的超宽带基带信号处理装置、国际电气公司开发的太赫兹波段收发器和太赫兹毫米波中继装置以及V体育开发的太赫兹波段多波束天线组成。此外，KDDI研究院提出了虚拟化终端的概念，并与相关组织合作构建和测量了该演示设备。

在本演示实验的测量中，由超宽带基带信号处理设备生成的具有 48 GHz 带宽（400 MHz 最大 5G 带宽的 12 倍）的 OFDM^（※4）使用300GHz频段的太赫兹波多波束传输将两路调制信号传输到附近的两个中继设备。每个中继设备将信号转换为39GHz频段毫米波信号，并将其传输到两个接入点（AP）设备，这两个设备执行MIMO接收处理并聚合接收到的数据（图2）。

由此，我们演示了使用两个中继设备在距离 AP 5 m 的电波暗室环境中以 384 Gbps 的物理传输速度传输 QPSK (*5) 信号（图 3）。我们还确认，通过调整信号衰减量，即使在到 AP 的传播距离约为 200m 的环境中，也可以实现 38Gbps 的物理传输速度。此外，为了验证实用性，我们通过使用纠错编码（LDPC编码）提高通信可靠性，实现了应用程序通信速度为148 Gbps的IP通信，并成功进行了4K无压缩实时视频传输实验（图4）。

虚拟终端可以通过使用您周围的分布式中继设备来使用多个传播空间，从而实现高频率使用效率（*6）。所开发的演示设备在终端到AP距离5m的暗室环境中使用16QAM（*7）信号实现了153bps/Hz（物理传输速度733Gbps）的频率利用效率。通过使用更多的中继设备，可以提高频谱效率并实现更高的数据速率。

我们将继续研发Beyond 5G/6G，实现超高速无线通信。

这项研究的结果是通过国家信息通信技术研究所委托的研究获得的（接收号JPJ012368C00401）。

*1 MIMO（多输入多输出）：一种在每个发射器和接收器上使用多个天线进行通信的技术。通过分离并接收在相同时间和频率上复用的数据，可以提高通信速度。极化MIMO利用正交和水平极化无线电波进行MIMO传输。

※2 超越5G/6G：5G之后的下一代移动通信系统。

※3 SIto、YKunisawa、TOoseki、TNagao 和 THayashi，“使用太赫兹频段实现超越 5G 和 6G 的超高容量的虚拟终端”，2024 年 IEEE VTS 亚太无线通信研讨会 (APWCS)，新加坡，2024 年，第 1-4 页， doi：101109/APWCS61586202410679300。

*4 OFDM（正交频分复用）：复用并传输多个正交载波（子载波）的技术。它用于4G和5G无线链路。

*5 QPSK（正交相移键控）：一种数字调制方法，通过使用相差 90 度的四个相位进行相移来传输数据。

*6 频谱使用效率：单位频段、单位时间内可传输的信息量，以bps/Hz表示。通过提高频率使用效率可以实现高速通信。

*7 16QAM（16正交幅度调制）：一种数字调制方法，通过四级（总共16个值）调制具有正交相位的两个波中的每一个波的幅度来传输数据。

各机构的努力总结

■ 松下控股
超越为了实现5G/6G的超高速传输，我们开发了原理样机，对48 GHz带宽（400 MHz最大5G带宽的12倍）的超宽带基带信号进行传输信号处理。考虑到从5G的平滑过渡，我们使用了类似于5G的OFDM调制，它使用多个子载波进行传输，并将处理单元划分为多个子带，从而创建可以支持各种通信速度的配置。此外，通过使用LDPC编码的纠错处理，支持高度可靠的IP通信。虚拟化终端的概念是使用您周围的多个中继设备作为无线天线，但同样，通过分布信号处理单元，也可以创建具有可扩展信号处理能力的终端。该原型设备具有无线信号处理部分、数字信号处理部分和纠错处理部分分离的配置，并且已被实现为能够实现适合应用的可扩展传输速度的配置。

■ 国际电机
超越为了实现5G/6G的超高速传输，我们开发了将39GHz频段的毫米波信号转换为252GHz至296GHz频段的太赫兹信号的原型太赫兹发射机/接收机，以及接收太赫兹频段的信号并将其转换为39GHz的太赫兹/毫米波中继装置GHz 毫米波信号。特别是在太赫兹频段，我们容纳了5路48GHz带宽的毫米波信号，以支持更高的传输速度。

■ V体育
电气与机械工程学院 Hisao Sakakibara 教授和 Yoshiyoshi Sugimoto 助理教授领导的研究小组正在致力于创建即使在太赫兹频段也具有低损耗的高性能波束扫描天线。我们开发了一种波束扫描天线，通过使用配置在客户端板上的平面天线和可同时形成5个波束的透镜天线，通过切换多波束来扫描60度的角度范围，适用于需要高增益的用户终端。

■ KDDI 研究所
超越为了实现5G/6G的超高速传输，我们提出了虚拟终端的概念，将每个设备上安装的天线虚拟捆绑在一起，并作为单个终端运行。此外，为了实现虚拟化终端的概念，我们考虑了太赫兹频段和毫米波频段的传播环境，明确了组成虚拟化终端的各个设备的性能要求。此外，我们使用松下控股、国际电气和V体育开发的设备构建了这个演示设备，并进行了384Gbps Beyond 5G/6G超宽带传输实验和4K无压缩实时视频传输实验。

联系信息

■松下控股株式会社企业研究开发战略室技术公关官
电子邮件：crdpress[at]mljppanasoniccom
 
■国际电机株式会社产品本部产品开发部2
电话：042-322-3111（总机）

■V体育官方网站
（研究相关）
Kunio Sakakibara，电气和机械工程系教授
电话：052-735-5416
电子邮件：sakakibarakunio[at]nitechacjp

（关于公共关系）
策划公关部
电话：052-735-5647
电子邮件：pr[at]admnitechacjp

■KDDI研究所企业推广部
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