ソフトバンクは2023年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「HAPS（High Altitude Platform Station）」向けのシリンダーアンテナを使用した通信エリア全体の通信容量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。

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必要だ。ソフトバンクが開発を進めているHAPS用の無人航空機「Sunglider（サングライダー）」は、1機で最大200kmの広範囲なエリアをカバーする（参考記事：ソフトバンクが先端技術で描く未来 自動運転や次世代ネットワーク、XRを紹介｜BUSINESS NETWORK）。しかし、通信エリア内の通信容量を改善するためには、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。

そこでソフトバンクは、HAPSと通信デバイス間のデータ送受信を担う「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ている。デジタルビームフォーミング技術によるビーム形成と方向制御により、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。

エリア最適化技術

実証実験は、2023年9月に北海道の大樹町多目的航空公園で行われた。高所作業車に搭載したシリンダーアンテナにより形成される通信エリア内の通信品質を測定し、ユーザーの位置に応じたセルの配置を確認した。実験で用いられたシリンダーアンテナは、ソフトバンクが開発した5G対応のものを活用した。また、通信デバイスの位置情報を使用して、6つのセルの方向とビーム幅の最適化計算を行い、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、時間帯によって変わるユーザー分布に対応する動的制御も可能だという。

実証実験のシステム構成とその様子

実験の結果、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すると、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。これにより、セルの配置をニーズに応じて最適に制御することが屋外環境でも可能であることを確認し、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。

実証実験の結果の一例

ソフトバンクは今後、この実証実験を通じて得た知見とデータを基に、HAPSの実用化や通信ネットワークの高度化を進める。

なお、実証試験の一部の内容は、2022年に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」の一部として採択された「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」に基づいている。