無人航空機関連の通信技術

HAPS（High Altitude Platform Station）は、上空20km程度の成層圏に滞空する「空飛ぶ基地局」です。
HAPSによって、光ファイバの敷設が進んでいない遠隔地にも、最小限の地上ネットワークインフラで通信環境を提供できることに加えて、災害発生時における冗長回線として役割を果たすことが期待されており、多岐にわたるユースケースで利用可能です。一方、HAPSは高速な通信回線を利用する場合、ミリ波帯域と呼ばれる伝搬損失や降雨減衰の大きい周波数帯域を利用するため、高利得のアンテナで地上とHAPS間を高精度にHAPSを追尾することや、周波数を共用する他の無線通信システムに干渉を与えないための低サイドローブのアンテナ特性がHAPS用の地上局には求められます。また、数か月にも及んで飛行するHAPSを常に追尾するためには、低消費電力な捕捉追尾方法も重要です。

宇宙通信システム研究室では、高利得かつ低サイドローブ特性を備えたレンズアンテナをHAPS用地上局に採用しています。このレンズアンテナは、方位角方向と仰角方向に動作する機械駆動ジンバルによる粗追尾と、給電部にアレーアンテナを用いた電子走査による精追尾を有しています。この２つの追尾方式を協調制御することで、HAPSの状態に応じて低消費電力な追尾方法を選択します。例えばHAPSがサービスを提供する地域の上空で円軌道で定点飛行している場合には、機械駆動による粗追尾の指向方向を円の重心に向けたまま固定することで、消費電力の少ない精追尾のみでHAPSを捕捉追尾することができます。

※当プロジェクトの一部は、総務省「電波資源拡大のための研究開発(JPJ000254)」の「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」にて実施しています。