NTTドコモ×スカパーJSAT、世界初となる成層圏下層から38GHz帯の電波伝搬実験に成功（23.1.24）

（株）NTTドコモ（東京・千代田区、井伊基之社長、以下、ドコモ）、スカパーJSAT（株）（東京・港区、米倉英一社長）は、2022年10月12日（水）、成層圏下層（上空約14km）から地上の受信機への38GHz帯の電波伝搬実験を実施し、世界で初めて（※1）電波伝搬測定に成功したことを発表した。

両社は成層圏（上空約20km）に通信装置を搭載した高高度プラットフォーム（以下、HAPS）を飛行させることによる、空・海を含むあらゆる場所への通信サービスの提供を検討している。本実験によって高速通信に適する38GHz帯の電波を利用した、成層圏から地上の固定局への通信サービス提供の実現可能性を実証した。これにより、将来的にHAPSを用いた高速大容量かつ低遅延の非地上ネットワーク（Non-Terrestrial Network：NTN）の実現が期待できる。

本実験では、可搬基地局などの固定局への通信サービスを想定し、エアバスが制作した送信機を搭載した有人航空機を成層圏下層で飛行させた。この送信機から38GHz帯の電波を送信し、地上に設置した受信機で複数の仰角における電波の伝搬特性を測定。また、38GHz帯の電波は降雨による電波減衰の影響を受けやすいことを踏まえ、晴れ・曇り・雨それぞれの気象条件下で測定している。
測定の結果、「厚い雲を電波が通過する場合であっても、38GHz帯の電波に対する影響は小さい」こと、および「傘が不要な程度の小雨において、机上計算値と同等の電波減衰が確認された」ことが分かった。
また、本実験ではHAPSの実運用を見据え、旋回運動する航空機を追尾することが可能な地上受信機を使用しており、さまざまな気象条件下での測定を含め、今後のHAPS研究開発および実用化に資する測定データを取得した。

図1 実験で使用した有人航空機

5Gのさらなる高度化、および6Gの活用において、通信エリアを拡大するカバレッジ拡張の実現に向けた取り組みがある。カバレッジ拡張は、災害対策やイベント会場での通信容量確保、建設現場での重機の遠隔操作などのさまざまなユースケースでの活用が期待されている。通信装置を搭載して成層圏を飛行するHAPSを用いたNTN技術は、このカバレッジ拡張に有効のため、本実験で得られた結果を活用し、HAPSを用いたネットワークの早期実現をめざす。

なお、本実験は総務省による電波資源拡大のための研究開発「HAPSを利用した無線通信システムに係る周波数有効利用技術に関する研究開発」（※2）における固定通信システムの研究開発の一環として実施したもの。2020年10月に、スカパーJSATを代表研究機関として、ドコモ、国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT）、およびパナソニック ホールディングス（株）が本研究開発の実施者として採択され、研究開発活動を開始している。本研究開発では23年度までに、図2に示す各課題の解決をめざしている。

図2 HAPSを利用した無線通信システムに係る周波数有効利用技術に関する研究開発

1. 実証実験内容
今回の実証試験はオーストリアにて、2022年10月12日（水）に実施された。成層圏下層（高度14km）を飛行する有人飛行機の底面に送信機を設置し、追尾機能を有する地上の受信機に向けて38GHz帯の電波を送信することで、電波の伝搬特性を測定した。測定時にはHAPSの実運用を想定し、晴れ・曇り・雨それぞれの気象条件にて伝搬測定を行い、電波の受信状況にどのような影響が表れるかを評価した。

曇りの場合では、薄い雲と厚い雲とで、見通し環境下と比較して受信電力が減衰し、また雲の厚みに応じて電波の減衰量に差は生じるものの、38GHz帯電波の減衰は小さいことが分かった。また雨の場合では、多くの人が傘を不要と感じる程度の小雨において、机上計算値と同等の電波減衰量が確認された。

2. 実験実施日
2022年10月12日（水曜）

3. 使用周波数帯
38GHz帯