センター長・教授 村岡 裕明
企画開発部
客員教授 古西 真
研究開発部 モバイル分野
客員教授 坪内 和夫 客員教授 高木 直
ストレージ分野
教 授 藤本 和久 客員教授 青井 基 准教授 島津 武仁 客員准教授 山川 清志
運営委員
本研究所教授 村岡 裕明 藤本 和久 長 康雄 末松 憲治 鈴木 陽一 外山 芳人 大野 英男 羽生 貴弘
大学院工学研究科教授 安達 文幸 川又 政征 大学院情報科学研究科教授 加藤 寧 本研究所事務長 佐藤 巌
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ディペンダブル・エアの実現へ向けて
図面説明:
ディペンダブル・エア
現在規格化されている無線通信システムの通信速度と通信距離の関係を示したもので ある．通信距離に応じて，広域系・無線 LAN 系・近距離系の三種類のシステムが存 在する．ユーザ端末には，電池の容量や人体への影響から 1Wの送信電力制限がある と考えると，2GHz帯では図中の線のように通信距離と伝送速度との間にトレードオフ が存在し，各々のシステムの高速化には限界が存在する．当分野では，これら複数のシ ステムを統合することによって，最適な通信距離・伝送速度で通信を行うことができるよ うな小型・低消費電力無線通信端末の実現を目指す．
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ユーザ端末をネットワークに接続するアクセス回線技術としてのモバイルワイヤレス通信技術 は、光ファイバによる超高速バックボーンネットワークとともに、IT 社会の根幹を支える情報基 盤技術である。世界の移動通信のリーダシップを担うわが国の移動通信技術は、日本経済を支える 原動力としてますます発展する必要がある。
IT-21 センター・モバイル分野では、国内移動体通信機メーカー及び第一種通信事業者との産学
連携プロジェクトにより、次世代インターネットアクセスのための超高速無線通信技術の開発と異 種材料統合・三次元システムチップ構築技術による超小型端末の実用化技術開発を推進してきた。
これまでに、(1) 324Mbit/s 5GHz 帯無線 LAN 端末の開発、(2) ハイビジョン非圧縮伝送超小型 3D SiP（三次元システム・イン・パッケージ）ミリ波無線端末の開発を行い、また、(3) 広域モバイル ブロードバンドワイヤレスアクセス (MBWA) 実証実験により、自動車移動中のシームレスハンド オーバ、無線 LAN と MBWA との異種ネットワーク間シームレスローミングを成功させてきた。
本年度は、JST CRESTタイプ研究プロジェクト「ディペンダブルワイヤレスシステム・デバイス の開発」（研究期間: 平成19～24年度）により，ディペンダブル・エアを実現するための無線通信 端末の構成要素であるディペンダブル・ワイヤレス・システム（DWS）技術の研究開発を行った。
特に，本研究課題では，以下の要素技術開発を中心に行った。
1. オールシリコンCMOSによるRFIC (Radio Frequency IC) 2. 周波数領域等化技術による伝搬路・デバイス特性補償回路
21世紀情報通信研究開発センター
本研究所（村岡研究室) ならびに学内の研究室と，国内ハードディスクドライブメーカー等を結集した 産学連携により実施している．ここでは，超テラビット毎平方インチ級の次世代垂直磁気記録の要素技 術開発と，超高速ストレージサブシステムのための予知型2次元データ配置技術方式により，記録密度 と消費電力の限界を打破し，既存システムの 1/20 以下の消費電力/記憶容量比の達成をプロジェクトの 目標としている．平成23年度は，スタティックテスタを用いた次世代ナノパターン媒体の記録再生 特性の評価とスーパーコンピュータを用いたシミュレーションから現行の 10 倍の記録密度の目途 をつけ，新規省電力サブシステム技術の方式実証（電力1/2に加えた高速データ転送性能化）と併せ て目標の 1/20 を達成している．また，ストレージシステムの高速データ転送について，特定の機器に アクセスが集中することを回避する制御アルゴリズムを実装し実際にスーパーコンピュータとの接続 試験を経て開発を完了している．
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センター長・教授 村岡 裕明
企画開発部
客員教授 古西 真
研究開発部 モバイル分野
客員教授 坪内 和夫 客員教授 高木 直
ストレージ分野
教 授 藤本 和久 客員教授 青井 基 准教授 島津 武仁 客員准教授 山川 清志
運営委員
本研究所教授 村岡 裕明 藤本 和久 長 康雄 末松 憲治 鈴木 陽一 外山 芳人 大野 英男 羽生 貴弘
大学院工学研究科教授 安達 文幸 川又 政征 大学院情報科学研究科教授 加藤 寧 本研究所事務長 佐藤 巌
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ディペンダブル・エアの実現へ向けて
図面説明:
ディペンダブル・エア
現在規格化されている無線通信システムの通信速度と通信距離の関係を示したもので ある．通信距離に応じて，広域系・無線 LAN 系・近距離系の三種類のシステムが存 在する．ユーザ端末には，電池の容量や人体への影響から 1W の送信電力制限がある と考えると，2GHz帯では図中の線のように通信距離と伝送速度との間にトレードオフ が存在し，各々のシステムの高速化には限界が存在する．当分野では，これら複数のシ ステムを統合することによって，最適な通信距離・伝送速度で通信を行うことができるよ うな小型・低消費電力無線通信端末の実現を目指す．
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ユーザ端末をネットワークに接続するアクセス回線技術としてのモバイルワイヤレス通信技術 は、光ファイバによる超高速バックボーンネットワークとともに、IT 社会の根幹を支える情報基 盤技術である。世界の移動通信のリーダシップを担うわが国の移動通信技術は、日本経済を支える 原動力としてますます発展する必要がある。
IT-21 センター・モバイル分野では、国内移動体通信機メーカー及び第一種通信事業者との産学
連携プロジェクトにより、次世代インターネットアクセスのための超高速無線通信技術の開発と異 種材料統合・三次元システムチップ構築技術による超小型端末の実用化技術開発を推進してきた。
これまでに、(1) 324Mbit/s 5GHz 帯無線 LAN 端末の開発、(2) ハイビジョン非圧縮伝送超小型 3D SiP（三次元システム・イン・パッケージ）ミリ波無線端末の開発を行い、また、(3) 広域モバイル ブロードバンドワイヤレスアクセス (MBWA) 実証実験により、自動車移動中のシームレスハンド オーバ、無線 LAN と MBWA との異種ネットワーク間シームレスローミングを成功させてきた。
本年度は、JST CRESTタイプ研究プロジェクト「ディペンダブルワイヤレスシステム・デバイス の開発」（研究期間: 平成19～24年度）により，ディペンダブル・エアを実現するための無線通信 端末の構成要素であるディペンダブル・ワイヤレス・システム（DWS）技術の研究開発を行った。
特に，本研究課題では，以下の要素技術開発を中心に行った。
1. オールシリコンCMOSによるRFIC (Radio Frequency IC) 2. 周波数領域等化技術による伝搬路・デバイス特性補償回路
����
1M 10M 100k
10k 10m
100m 1000m
Bluetooth 802.15.1 PHS
PDC
W-CDMA cdma2000
802.11
802.11a/g
UWB
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���系
RF-ID
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[bit/s]
Zigbee 802.15.4
802.11n
IEEE系 （IP ���
非 IEEE 系
HSDPA 802.16e
802.20 cdmaOne
Narrowband Broadband
�� LAN 系
TDMA CDMA OFDMA
100M 1G
802.11b
mmWave 802.15.3c
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324Mbit/s 5GHz 帯
�� LAN ��
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MBWA �����
Dependable Air へ
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ディペンダブル・エア
現在規格化されている無線通信シス テムの通信速度と通信距離の関係を 示したものである．通信距離に応じ て，広域系・無線 LAN 系・近距離 系の三種類のシステムが存在する．
ユーザ端末には，電池の容量や人体 への影響から1W の送信電力制限が あると考えると，2GHz 帯では図中 の線のように通信距離と伝送速度と の間にトレードオフが存在し，各々 のシステムの高速化には限界が存在 する．当分野では，これら複数のシ ステムを統合することによって，最 適な通信距離・伝送速度で通信を行 うことができるような小型・低消費 電力無線通信端末の実現を目指す．
3. 適応スケーラブルADC/DAC (Analog-Digital Converter/Digital-Analog Converter)
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１． 周波数領域等化回路の LSI 実装・評価
伝搬路歪やデバイスの周波数特性改善のための周波数領域等化回路を180nm CMOS プロセスに て設計・試作を行った。さらに、周波数領域伝搬路推定回路を用いて、伝搬路を推定することで、
より最適なチャネルを選択できるワイヤレスディペンダビリティ評価技術の検討を行った。
２． ミリ波帯近距離・広帯域通信のためのRF 要素回路の研究
家電ネットワークなど、通信距離 10m 程度の近距離通信への応用を目指し、ミリ波帯無線通信 端末用の RF 要素回路の研究を行った。今年度は特に、60GHz 帯無線通信送信器用の電力増幅器 などの設計・試作を行った。
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客員教授 坪内 和夫（2010年より）
客員教授 高木 直（2010年より）
技術補佐員 中山 英太 秘 書 橋浦 尚子
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坪内 和夫 1974年 3 月名古屋大学大学院工学研究科電子工学専攻博士課程修了。工学博士。1974 年 4 月東北大学電気通信研究所助手。1982年4月～10月米国パーデュ大学客員助教授。1983年3月助教授。
1993年3月教授、2010年4月名誉教授・客員教授。1983年服部報公賞、1994年第26回市村学術賞貢 献賞、1996年第11回電気通信普及財団賞 (テレコムシステム技術賞)、1997年第22回井上春成賞、2003 年東北総合通信局長「電波の日」表彰、2005年 FPGA/PLD Design Conference ユーザプレゼンテーショ ン審査員特別賞、2005年度電子情報通信学会業績賞、第5回産学官連携功労者表彰「文部科学大臣賞」
受賞。日本物理学会、応用物理学会、電気学会、電子情報通信学会、日本エレクトロニクス実装学会、
IEEE 会員。
高木 直 1973年3月東京工業大学理学部物理学科卒業。1995年静岡大学・博士（工学）取得。1973 年三菱電機 (株)入社。以来、マイクロ波・ミリ波帯MMIC及び半導体高出力増幅器の研究開発に従事。
2005 年より東北大学電気通信研究所教授、2010 年客員教授。広帯域無線通信システムの研究に従事。
IEICE フェロー、IEEE会員。
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[1] S. Yoshida, S. Tanifuji, S. Kameda, N. Suematsu, T. Takagi, and K. Tsubouchi, “A low cross polarization 5 GHz-band 3-stacked meander-line antenna integrated with a meander-line shape balun,” 5th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP2011), Roma, Italy, April 2011.
[2] K. Komatsu, S. Kameda, M. Iwata, S. Tanifuji, N. Suematsu, T. Takagi, and K. Tsubouchi, “ASIC implementation of frequency domain equalizer for single carrier transmission,” XXX URSI General Assembly and Scientific Symposium of International Union of Radio Science (URSI GASS 2011), Istanbul, Turkey, August 2011.
[3] T. T. Ta, K. Matsuzaki, K. Ando, K. Gomyo, E. Nakayama S. Tanifuji, S. Kameda, N. Suematsu, T. Takagi, and K.
Tsubouchi, “A high efficiency Si-CMOS power amplifier for 60 GHz band broadband wireless communication employing optimized transistor size,” European Microwave Conference (EuMC), Manchester, UK, Oct. 2011.
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Tb/in
2級超高速大容量ストレージシステムの開発
教 授 �� ��
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情報爆発の時代を迎え，情報ストレージデバイスとしてのハードディスクドライブの大容量化，
高速化の実現が強く求められている．本分野では，平成18年度までの5年間，ITプログラム「超 小型大容量ハードディスクの開発」を文部科学省から産学連携で受託し，世界最高密度の超小型垂 直磁気ハードディスクの実現等により垂直磁気HDDの実用化・高密度化に貢献した．平成19年度 からは，これらの研究成果をさらに発展させた「超高速大容量ストレージシステム」の研究開発を，
本研究所（村岡研究室)ならびに学内の研究室と，国内ハードディスクドライブメーカー等を結集 した産学連携により実施している．ここでは，超テラビット毎平方インチ級の次世代垂直磁気記録 の要素技術開発と，新規省電力超高速サブシステムの開発により，記録密度と消費電力の限界を打 破し，2011年に現状の1/20以下の消費電力/記憶容量比を達成すること等を目標としている．
＜2011��の�����
「テラビット級次世代垂直記録技術」の開発による，5 Tbits/inch2（プロジェクト開始時の記録 密度の10倍）に向けた基本要素技術と，「新規省電力超高速サブシステム」の開発による従来比1/2 の省電力化により，1/20の消費電力/記憶容量が達成できることを示した．
１．テラビット級次世代垂直記録の要素技術開発
各要素技術の研究開発を平成22年度に引き続き実施しながら，5 Tbits/inch2の基本要素技術の 提案を目指した．次世代ナノパターン媒体を用いたテラビット級記録再生システムの研究開発では，
磁気ハード層とソフト層を積層した記録膜を用いてドット径20 nmの次世代ナノパターン媒体を試
21世紀情報通信研究開発センター