2023-01-30 株式会社 N TTドコモ
株式会社 NTT ドコモ（以下、ドコモ）は、屋内のミリ波帯（28GHz 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※1 」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（以下、本実証）に世界で初めて※2成功しました。本実証は、第 5 世代移動通信方式のさらなる高度化（5G Evolution）および第 6 世代移動通信方式（6G）の実現に向けて、2022 年 10 月から 11 月にドコモ R&D センタ（神奈川県横須賀市）で行いました。
5G Evolution および 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、伝搬距離に応じて減衰しやすい特徴があります。これまで、ドコモは高周波数帯における通信エリアの改善に向け、メタサーフェス技術を活用して、屋外基地局アンテナによる屋内のエリア化※3 や、遮蔽（しゃへい）物が多い場所におけるユーザーの移動に合わせたエリア化※4 を検討してきました。
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届きにくく、建物の足元のエリア化が困難でした。そのため、現状は近隣の構造物などにアンテナを設置することで、足元をエリア化する手法もありますが、景観などの問題で設置できない場合があります。今回、建物の足元のエリア化手法を拡充するために、本実証を行いました。
本実証で使用した 28 GHz 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（本実証では建物下方向）に曲がるように設計・加工されたメタサーフェスです。フィルム形状であり、屋内側から窓ガラスに貼り付けることができるため、設置が容易で、かつ透明化処理が可能であり、景観や既存のデザインを損なわずに設置できます。またこの透過型メタサーフェスは、LTE や Sub6 などの他の周波数帯に影響を与えないように設計されており、他の帯域と並行してミリ波のカバレッジ改善が可能となります。
本実証では、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ました。透過型メタサーフェスによって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しました。
ドコモは高周波数帯における屋外や屋内のエリア化を実現するさまざまな技術の研究・開発を行っています。
例えば、2023 年 1 月 30 日（月）にドコモから発表した「マルチセクタアンテナ屋内基地局装置」 ※5 と本透過型メタサーフェスを組み合わせ、本透過型メタサーフェスを貼り付けた窓ガラスにマルチセクタアンテナ屋内基地局の電波の一部を向けることで、屋内のエリア構築と屋外のエリア構築を同時に実現できる可能性があると考えています。
また、将来、アンテナを多数使用する大規模 MIMO（Multiple Input Multiple Output）を構成する際に、メタサーフェス技術を応用することで、比較的少ないアンテナ数で等価的に大規模な構成を安価に実現できる可能性も考えられます※6 。ドコモは今後も 5G Evolution および 6G の効率的かつ柔軟なエリア構築手法や無線機構成の確立をめざし研究・開発に取り組んでまいります。なお、本実証で使用した透過型メタサーフェスは、2023 年 2 月 2 日（木）からオンライン上で開催する「docomo Open House’23」にてご紹介します。
(https://www.docomo.ne.jp/corporate/technology/rd/openhouse/openhouse2023/)
※1 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です。
※2 ドコモ調べ（2023 年 1 月 30 日現在）。
※3 報道発表資料：メタサーフェス技術により窓ガラスの電波レンズ化に世界で初めて成功（2021 年 1 月 26 日）
URL：https://www.docomo.ne.jp/info/news_release/2021/01/26_00.html
※4 報道発表資料：世界初、6G 時代の超カバ レ ッジの実現に向け たユー ザー追従型メタサーフ ェ ス制御の実証に成功（2021 年 11 月 12 日）
URL: https://www.docomo.ne.jp/binary/pdf/corporate/technology/rd/topics/2021/topics_211112_00.pdf
※5 報道発表：回路規模を約 1/10 に低減する高効率な 5G マルチセクタアンテナ屋内基地局装置を開発し、28GHz 帯での世界初の実証実験に成功（2023 年 1 月 30 日）
URL：https://www.docomo.ne.jp/binary/pdf/info/news_release/topics_230130_03.pdf
※6 NTT ドコモ、 “ホワイトペーパー「5G の高度化と 6G」 (5.0 版)”、 2022 年 11 月 URL:https://www.docomo.ne.jp/binary/pdf/corporate/technology/whitepaper_6g/DOCOMO_6G_White_PaperJP_20221116.pdf
本件に関する報道機関からのお問い合わせ先
株式会社 NTT ドコモ 6G-IOWN 推進部
