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6Gの技術開発テーマの1つとして注目を集めているのが「テラヘルツ波」の活用だ。テラヘルツ波は、これまで宇宙観測や空港検査のスキャン用途などに使われてきた。一方で通信への応用は未開拓だ。5Gで拡張されたミリ波以上に飛びにくいテラヘルツ波は、果たして移動通信に使えるようになるのか。

 テラヘルツ波とは、100GHzから10THzといった非常に高い周波数帯を指す注1)。5Gで拡張されたミリ波帯よりもさらに高く、ほぼ光に近い特性を持つ。6Gの目標として世界の多くの団体が100Gビット/秒といった超高速通信を目指す中、実現に向けては、100GHz幅を超える広大な帯域幅を活用できる可能性がある、テラヘルツ波の開拓が欠かせない。

注1)6Gにおける活用のターゲットとしてまず注目されている100GHz~300GHz帯は、正確にはマイクロ波に含まれるが、6Gの文脈ではテラヘルツ波として扱うケースが多い。

 もっともテラヘルツ波は、直進性が強い上に伝搬損失が激しく、移動通信に使えるかどうかはまだ見えていない。「テラヘルツ波は、屋内の見通し環境くらいにしか使えないのではないか」という研究者の声も多い。

 それ以外にも、テラヘルツ波の通信への活用に向けては課題が山のようにある(図1)。ソフトバンク先端技術開発本部 次世代ネットワーク部 次世代技術開発課 課長の矢吹歩氏によると、「そもそもテラヘルツ波を直接生み出す発振器は、周波数帯が高過ぎて一般的な水晶発振器を使うことができない」という。

図1 6Gで活用が期待されるテラヘルツ波は課題が山積
図1 6Gで活用が期待されるテラヘルツ波は課題が山積
テラヘルツ波は、直進性が強い上に伝搬損失が激しい。通信エリアの拡大に欠かせない半導体アンプは、100GHz以上の周波数帯を増幅できる素材が未開拓だ。ビームフォーミングを可能にするアンテナ実装技術についても、開発はこれからという段階にある。(図:ソフトバンクの資料を基に日経クロステックが加筆して作成)
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 通信エリアの拡大に欠かせない半導体アンプについても、「100GHz以上を増幅できる半導体素材が未開拓」(同氏)という状況という注2)。さらに5G以降のエリア構築に必須となる多数のアンテナ素子を実装する「ビームフォーミング」についても、「現状のテラヘルツ波に対応したアンテナ素子は500円玉大であるため、ビームフォーミングを実現するアンテナ技術についても課題」(同氏)という。

注2)リン化インジウム(InP)といった化合物半導体材料がテラヘルツ領域の増幅器の候補として注目されている。

 世界中でテラヘルツ波の通信への応用に向けて研究開発が進むものの、見通し環境で送信側と受信側の位置を固定したケースがほとんどだ。端末が動き回る環境でテラヘルツ波を使った通信を実現できるのか。テラヘルツ波の活用を見越して基地局構成を変える必要があるのではないか、など、国内外で挑戦が始まっている。