Setelah berhasil menyelesaikan gelar sarjana, Khoirul Anwar tidak berhenti menimba ilmu. Dia terus mengejar pendidikan tinggi dengan tekad kuat.
Khoirul meneruskan studinya ke luar negeri dengan beasiswa dari Panasonic. Dia menempuh studi pascasarjana di Nara Institute of Science and Technology (NAIST) di Jepang. Pada 2005, dia meraih gelar Magister Teknik (M.Eng).
Dengan semangat risetnya yang membara, dia meneruskan studi doktoralnya di NAIST dan berhasil meraih gelar Doktor Teknik (Dr.Eng) pada 2008. Selama masa studinya di luar negeri, Khoirul tidak hanya mendalami ilmu teknik, tetapi juga memperdalam pemahamannya tentang telekomunikasi dan teknologi nirkabel.
Salah satu kontribusi terbesar Khoirul Anwar adalah dalam bidang teknologi telekomunikasi. Dia berhasil mengembangkan teknik transmisi nirkabel yang menggabungkan dua algoritma Fast Fourier Transform (FFT), yaitu FFT kecil dan FFT besar, baik pada perangkat pengirim mau pun penerima. Teknik ini mendapatkan pengakuan segera ketika Khoirul menerima penghargaan dari IEEE Radio and Wireless Symposium (RWS) pada tahun 2006 di California.
Biografi Khoirul Anwar menunjukkan, teknik inovatif ini membantu meminimalisasi dinamika daya yang diperlukan dalam transmisi nirkabel serta menjadikannya lebih efisien dan tahan terhadap distorsi sinyal. Ini sangat penting untuk sistem komunikasi broadband, terutama dengan penggunaan channel coding yang memerlukan ketahanan terhadap frekuensi selektif. Penemuan ini juga dipatenkan pada 2005 dan mendapat dukungan penuh dari pemerintah Jepang.