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ソフトバンク株式会社（以下、ソフトバンク）は、成層圏から通信サービスを提供するプラットフォーム（以下、HAPS）向けのシリンダーアンテナを用いて、2024年4月に北海道の大樹町多目的航空公園で実証実験（以下、本実証実験）を行い、HAPSと地上基地局との間で周波数共用を実現するヌルフォーミング技術の実証に成功した

ソフトバンクは現在、HAPSで安定的かつ高品質な通信ネットワークを提供することを目指して要素技術の研究開発を進めており、本実証実験はHAPSで利用する通信技術を向上させる研究開発の一環だ。

本実証実験で実施した内容の一部は、国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT）の「Beyond 5G 研究開発促進事業」の委託研究課題として、2022年に採択された「上空プラットフォームにおけるCPSを活用した動的エリア最適化技術」に基づくものだという。

ソフトバンクは、HAPSと地上基地局が同一の周波数帯の電波を利用して通信サービスの展開を可能にする、周波数共用に係る研究開発を進めている。

HAPSと地上基地局のそれぞれに専用の周波数を割り当てると、電波の干渉が発生せずに高品質な通信ネットワークを提供できる一方で、有限な資源である複数の周波数帯の電波を利用することになる。

そこでソフトバンクは、HAPSと通信デバイスとの間でデータの送受信を担う「サービスリンク」向けのアンテナとして、シリンダーアンテナの活用を検討し、特定の方向に対する電波の放射を大幅に抑制して電波の干渉を防ぐ、ヌルフォーミング技術の開発に取り組んでいる。電波の干渉を防ぐことで、HAPSと地上基地局間での周波数共用技術を実現して、電波の有効利用を図りるという。

ヌルフォーミング技術によるHAPSと地上基地局間の周波数共用

本実証実験では、シリンダーアンテナを搭載した高高度係留気球基地局（以下、上空基地局）の通信エリア内に地上基地局を設置して、上空基地局の通信エリア内にある携帯端末Aと、地上基地局の通信エリア内にある携帯端末Bを、地理的に近い場所に配置した。

上空基地局と地上基地局で同一の周波数帯の電波を利用し、ヌルフォーミング技術の適用有無による、携帯端末AとBの通信速度を評価した。また、ヌルフォーミング技術の適用有無による通信速度の比較に当たっては、上空基地局からの電波を停止し、地上基地局と電波の干渉が発生しない環境下で、携帯端末Bの通信速度を評価した。

本実証実験の結果、ヌルフォーミング技術を適用することで、携帯端末Aの通信速度を大幅に低下させることなく、携帯端末Bの通信速度が改善した。

さらに、ヌルフォーミング技術の適用により、両基地局間の電波の干渉を低減し、また、携帯端末Bにおいて、上空基地局の電波を停止して電波の干渉が発生しない環境下と同等の通信速度であることを確認できた。

実際の屋外環境で、ヌルフォーミング技術による上空基地局と地上基地局間の周波数共用の実現性および有効性を確認できたことは、HAPSにおいて、既存基地局と電波の有効利用を実現する上で非常に大きな成果だという。

ソフトバンクは今後、本実証実験を通して得たノウハウやデータを基に、HAPSの実用化や電波の有効利用に向けた取り組みを進めていくとしている。

ヌルフォーミング技術なし

ヌルフォーミング技術あり

ソフトバンク