ボタン電池で動画相当のデータレートを伝送できる無線LSI技術を開発 ～従来比 約10倍の速度・電力性能を実証～

NECはこのたび、数メートル以下の近距離無線通信において、周波数分割多重（FDM）された信号を独自の時分割復調処理することで、従来比約10倍の速度・電力性能を実現する無線技術を開発しました。また、本技術を搭載した無線LSIを試作し、基本動作を実証しました。
またあわせて、LSIで受信した電波エネルギーのうち、復調に使われない電波エネルギーを電力に変換、再利用する技術も開発しました。

Bluetooth、ZigBee等の従来の近距離無線では、静止画や音声コンテンツの授受にその応用が限定されています。本技術は、ボタン電池で動作が可能な数mA以下の電力で、動画相当のデータレート（27Mbps）の送受信が可能となるものです。これにより、近年、市場の拡大が進んでいる娯楽や医療など、人体の周辺で利用する機器の無線通信において、コンテンツの拡大と低環境負荷の両立を実現できます。

このたび開発した技術の特長は以下の通りです。

1．速度・電力性能が約10倍となる新規復調方式を開発

周波数分割多重（FDM）された信号において、復調動作を時分割実行する独自の方式を開発。従来、ZigBeeやBluetoothなどで使われていた、ただ一つの搬送波のみで変調をかける単純な変調方式（シングルキャリア伝送）において、消費電力が数mWで最大3Mbps程度であった通信性能を、今回の技術では、3mWの小電力かつ、FDMで到達可能な27Mbpsに高性能化。これにより、ボタン電池程度の低消費電力で動画伝送も可能な通信を実現。

2．受信したデータやノイズから電力を取り出す新規電力回収方式を開発

従来、無線LSI内のフィルタや増幅処理の中で熱雑音に変換され、LSI外に捨てられていた電波エネルギーを、電力に変換する技術を開発。
特に、数センチメートル以下の近距離において、復調の対象ではないデータや妨害波などを、時分割実行に連動して電源電力に変換する処理を追加。これにより、必要な信号を全て復調できるとともに、不要な信号からの電力回収を実現。
今回試作したLSIでは、通信環境に応じて電力供給を補助する信号も追加し、受信器の消費電力の1割を賄うことを実証。今後、電力変換部の整合や変換回路を改良することで、2～3年後をめどに3割、長期的にはさらなる向上を推進。

近年、LSI内のトランジスタの微細化により、消費電力を減らすだけではなく、温度・圧力・場所が変化することで発生する余剰エネルギーや周辺環境に存在する光などのエネルギーを集めて電気エネルギーに変換し、LSIの電力として活用するエコ技術（エネルギーハーベスト）の開発が進んでいます。今回開発した近距離無線技術は、この一つで、太陽電池に代表される特殊な製造プロセスを使う必要がなく、一般的な半導体製造プロセスのみで構成できる技術です。

NECは、今回の成果が、エコなシステムながら、リッチなコンテンツのやり取りができる豊かな情報社会を実現する近距離無線の基本技術であると考え、今後も研究開発を加速してまいります。

なお、NECは免許不要の周波数帯として国際的に開放されている2.4GHz帯において本技術を適用した成果を、6月15日から18日まで、リーガロイヤルホテル京都（京都府・京都市）で開催される学会「VLSIシンポジウム（2009 Symposium on VLSI Circuits）」で、16日に発表しました。

NEC　知的資産R&D企画本部 広報グループ
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