メタサーフェスで屋内のミリ波帯電波を屋外の建物の足元に届ける実証に成功

NTTドコモは1月30日、屋内のミリ波帯（28ギガヘルツ帯）の電波を窓に貼り付けたフィルム形状の「透過型メタサーフェス」で曲げることで、屋外の建物の足元をエリア化する実証実験に成功したことを報告した。

メタサーフェスとは、波長に対して小さい構造体を周期配置して、任意の誘電率・透磁率を実現する人工媒質（メタマテリアル）の一種で、構造体の周期配置を2次元とした人工表面のこと。

今回の実証は、5G（第5世代移動通信方式）のさらなる高度化（5G Evolution）、および、6G（第6世代移動通信方式）の実現に向けて、2022年10月から11月にかけてドコモR&Dセンタ（神奈川県横須賀市）で実施したとのことだ。

屋内の電波を屋外の足元に届けている様子の模式図

5G Evolutionや6Gでの利用が想定される高周波数帯の電波は、障害物を回り込みにくく、伝搬距離に伴って減衰しやすい点が課題だ。そのため、高周波数帯の電波は建物の屋上に設置した屋外基地局アンテナから見通せない場所には届きにくく、建物の足元のエリア化が困難とされていた。

今回の実証で使用した28ギガヘルツ帯向け透過型メタサーフェスは、窓ガラスを通るミリ波帯の電波を特定の方向（今回の実証では建物の下方向）に曲がるように加工している。実証では、屋内に設置した基地局から窓ガラスに貼り付けた透過型メタサーフェスに対してミリ波帯の電波を入射し、屋外における建物の足元エリアのスループットを測定した。その結果、窓ガラスを通るミリ波を建物下方向に曲げることで建物の足元エリアでのスループットが向上することを確認できたとしている。

透過型メタサーフェスで電波を曲げる模式図

透過型メタサーフェスは透明化処理が可能なフィルム形状であり、屋内側から窓ガラスに貼り付けられるため、景観や既存のデザインを損なわずに設置できる利点を持つ。なお、この透過型メタサーフェスは、LTEやSub6など他の周波数帯に影響を与えないよう設計されており、他の帯域と並行してミリ波のカバレッジ改善が可能とのことだ。