遠くに飛びにくいミリ波の課題を解決する技術

https://www.itmedia.co.jp/mobile/articles/2302/06/news096_2.html

遠くに飛びにくいミリ波の課題を解決する技術

　もちろん、5Gや6Gに向けたネットワークに関する技術も多数披露されている。中でも多く見られたのが、高い周波数帯の電波を屋内で利用しやすくする取り組みだ。

　その1つはYKK APと実証を進めている“電波の窓”である。これは通常のガラスと比べ高周波数の電波が届きにくくなりやすい、高断熱性のガラスの通信品質を改善するもの。空気に近い誘電率で電波を通しやすい「エアロゲル」を用いた“電波の窓”を用いることで、断熱性と電波の入りやすさを両立できるようになるという。

“電波の窓”を用いた実験の様子。電波を射出している所にエアロゲルを用いたガラスを置き、電波が透過するかどうかを確認する

　会場では一般的な断熱ガラスに用いられている「Low-E膜」を用いたガラスと、“電波の窓”とで電波透過性の違いを披露。前者を間に挟むと電波が遮られてしまうのに対し、後者の場合は電波をしっかり通してくれる様子を確認できた。

スペクトルアナライザで電波状況を確認しているところ。“電波の窓”を置いたときは遮蔽（しゃへい）物を置かないときと大きく変わらない透過性を示している

　そしてもう1つは「マルチセクタアンテナ」である。こちらは横浜国立大学、日本電業工作、富士通と共同で開発したものであり、1つのアンテナで全ての方向に電波を届けることで、ミリ波のように直進性が強く遠くに飛びにくい、高い周波数の電波を広く届ける技術となる。

ミリ波など高い周波数帯の電波を「マルチセクタアンテナ」12方向に配置されたアンテナを用いることで、ミリ波など高い周波数の電波を全方向に射出できるようにする仕組みだ

　マルチセクタアンテナはアンテナが12方向の放射状に配置されており、それぞれの方向に電波を射出することで全方向をカバーする仕組みだ。従来のアンテナでは全方向をカバーするのに4つ以上のアンテナが必要だったが、マルチセクタアンテナを用いれば回路の規模を10分の1に低減できるので、よりコンパクトかつ消費電力も抑えられるという。

　一方で、逆に屋内から屋外へミリ波の電波を届ける技術となるのが「透過型メタサーフェス」である。これは専用のフィルムを張った窓を通して屈折させることにより、屋内の電波を建物の屋外の足元に射出してエリア化できるというものだ。

屋内基地局の電波を建物の屋外の足元に届ける「透過型メタサーフェス」。電波を曲げるためさまざまな物質が入っていることから、より透明な窓に近づけるため透明化処理がなされたものも用意されているという

　ビルなどの屋外に設置したアンテナから電波を射出すると、ミリ波は直進性が強いので建物の足元届きにくい。それを届けるにはアンテナを建物からはみ出すように設置しなければならずビルオーナーの許可を取りにくいことから、あえて屋内に基地局を設置し、窓を通じて建物の足元に届けるというのがこの技術の狙いとなるようだ。