ソフトバンクは12月20日、成層圏から通信サービスを提供するプラットフォームである「HAPS(High Altitude Platform Station)」向けのシリンダー・アンテナを用いて、北海道の大樹町多目的航空公園で実証実験を2023年9月に行い、HAPSでカバーする通信エリア全体の通信容量などを最大化するエリア最適化技術の実証に成功したと発表した。同実証実験では、同社が開発した5G(第5世代移動通信システム)に対応するシリンダー・アンテナを使用したとのこと。

  • エリア最適化技術

エリア最適化技術とは?

エリア最適化技術は、HAPSで大容量かつ高品質の通信ネットワークを実現するために不可欠という。

同社が開発を進めるHAPS用の無人航空機である「Sunglider(サングライダー)」は、1機で直径最大200kmの広域なエリアをカバーするが、単位面積当たりの通信容量を改善するには、通信エリア内を複数のセル(ビーム)でカバーする必要があるとのこと。

加えて、人口密集地や人が少ない山間部など、通信エリア内でも場所によって通信量が異なるという。

同社は、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・アンテナの利用を検討しており、デジタル・ビーム・フォーミング技術によるビーム形成および方向制御により、地上のユーザー分布などの情報から人口密度やトラフィックが高いエリアにビームを集中させる、エリア最適化技術の開発に取り組んでいるとのこと。

これにより、通信エリア内におけるニーズに応じて最適化を行うことで、通信容量の最大化などを実現するとしている。

  • 実証実験のシステム構成と様子

実証実験の概要

同実証実験では、高所作業車に搭載したシリンダー・アンテナで形成する通信エリア内の通信品質を測定することで、ユーザーの位置に応じて変化したセルの配置を確認した。

また今回はユーザー分布の情報を把握するため、一例として通信デバイスの個別の位置情報を使用して、水平面内の6つのセルの方向およびビーム幅の最適化計算を行い、その結果に基づいてシリンダー・アンテナによるビーム制御を行った。

このビーム制御は、定期的に行うことで時間帯により変化するユーザー分布に応じた動的制御を行うことも可能という。

  • 実証実験の結果の例

同実証実験において、通信デバイスの位置に基づいてエリア最適化技術を適用した場合に、各通信デバイスの方向に対してビームが適切に向き、各ビームの受信信号レベルが理論値通りになったとのこと。

この結果、セル配置のニーズに応じた最適な制御が屋外環境でも可能なことを確認でき、これまで検討してきたHAPSのエリア最適化技術の実現性と有効性も確認できたとしている。

なお、同実証実験で実施した内容の一部は、2022年に情報通信研究機構(NICT)の「Beyond 5G 研究開発促進事業」の委託研究課題として採択を受けた、「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」(JPJ012368C05701)に基づくものとのことだ。