Development of MIMO signal processor for analog RoF using optical phase control techniques

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本研究では、Beyond 5G/6Gにおける無線基地局のビームステアリング技術やビームフォーミング技術で必要とされるような、A/D変換不要なアナログRoF信号のMIMO処理デバイスの開発を目的として、光導波路型デバイスの設計・開発に取り組んできた。令和4年度は、まず、アナログRoF信号の光領域における信号処理の原理検証を行った。アナログRoF信号のキャリア・側波帯成分に適切な光位相変化を与えることで、アナログRoF信号における所望の位相変化を与えられることを確認した。特に、キャリア成分に対しては位相変化を与えず、上側波帯に対してはDFT行列・Butler行列に相当する光行列積演算を適用し、下側波帯に対しては上側波帯の複素共役に対応する光行列積演算を適用することで、行列設定に応じたビームフォーミングが可能であることを数値的に明らかにした。これは、複数波長の光源を用意することなく、アナログRoF信号のMIMO処理が可能であることの一次検証に成功したことを意味する。また、数値的検証にとどまらず、アナログRoF信号のキャリア成分と側波帯成分を切り分ける波長フィルタの設計、ならびに、各成分に対して行列演算を施す光干渉計の設計を行い、産総研スーパークリーンルームによるSiフォトニクスマルチプロジェクトウェハ（SiPh-MPW）試作を行った。波長フィルタについては、電磁界シミュレータによる設計通りの波長分波特性が得られており、5 GHzのRF信号を載せたアナログRoF信号の変調を行うために必要な動作が可能であることを確認した。行列演算を施す光干渉計については、2×2および4×4のユニタリ変換が可能な行列積演算回路素子を試作し、その試作結果の検証を進めている。