5G基地局と衛星通信地球局の電波干渉を抑圧 ソフトバンクと東京工業大学が試作装置を開発

[金子麟太郎，ITmedia]

　ソフトバンクと東京工業大学 工学院 電気電子系 藤井輝也氏らの研究室は10月6日、「システム間連携与干渉キャンセラー」の試作装置を開発し、室内の疑似環境での実験に成功したと発表した。

　両者はソフトバンクに割り当てられている5Gの3.9GHz帯（Cバンド）の電波が、従来利用されている衛星通信の地球局の下り回線と同一周波数帯であり、電波干渉を与えることから、システム間連携与干渉キャンセラーの試作装置を開発した。

開発の背景を示す図

5G基地局と衛星通信地球局の下り回線の電波干渉を抑圧

　システム間連携与干渉キャンセラー装置を地球局に設置されている。地球局で受信した衛星信号と、その干渉となる5G基地局の下り回線の信号（以下、5G干渉信号）が混在している無線信号（以下、混在無線信号）を分岐させ、干渉キャンセラー装置に入力する。また、5G基地局の下り回線の送信信号を分岐させることで、一方は遅延装置を介して5G基地局から送信し、もう一方はDAS（分散型アンテナシステム）を活用して光ファイバーで干渉キャンセラー装置に転送する。

光ファイバーで転送した5G信号はレプリカ信号（またはカンニング信号）と呼称

　地球局の干渉キャンセラー装置は転送された5Gレプリカ信号を用いることで、混在無線信号内に含まれる5G干渉信号の大きさ（振幅）を検出できる。検出した5G干渉信号の振幅と、5Gレプリカ信号を干渉キャンセラー装置で重畳して、5G干渉信号と全く同じ大きさの5G信号（以下、5G干渉キャンセル信号）を生成し、それを混在無線信号に合成して差し引くことで、衛星信号だけを衛星通信無線装置に送信できるという。

システム間連携与干渉キャンセラーのシステム構成

　なお、干渉キャンセラー装置は衛星通信アンテナと衛星通信無線装置をつなぐケーブルから分岐させて設置し、5G干渉キャンセル信号は混在無線信号に合成するため、衛星信号には触れることは一切ないという。

　また、5G干渉信号をキャンセルするためには、5Gレプリカ信号が5G干渉信号よりも早く干渉キャンセラー装置に到着する必要があるが、5G基地局から送信する5G信号はそのままでは光ファイバーで転送する5Gレプリカ信号よりも地球局へ早く到達するため、5G基地局に設置した遅延装置で5G干渉信号よりも5Gレプリカ信号の方が早く干渉キャンセラー装置に届くよう調整。衛星信号の到着時間を調整するような信号処理は加えていないという。

疑似衛星信号発生装置や疑似5G信号発生装置を利用した実験

　両者はシステム間連携与干渉キャンセラーの試作装置、疑似衛星信号発生装置、疑似5G信号発生装置を用いた実験を室内で行った。周波数や光ファイバーの長さは次の通りとなる。

• 衛星信号の電波……3.9GHz帯で帯域幅が40MHz
• 5G信号の電波……3.9GHz帯で帯域が100MHz
• 光ファイバーの長さ……5km

　5G基地局の遅延装置を介して送信した5G干渉信号に、マルチパス干渉信号生成装置を用いることで、電力は等しく遅延時間が異なる干渉信号を3波生成。3波を合成した5G干渉信号の電力は衛星信号の電力よりも少し低くなるように設定したという。実験では干渉キャンセラーを適用することで、3波が合成された5G干渉信号の電力を雑音電力以下に低減し、衛星信号への干渉を抑圧できていることが分かったという。

室内実験の構成（上図）と伝搬遅延を考慮した5G干渉信号（下図）

実験による干渉キャンセル効果をスペクトルアナライザーで示した（干渉キャンセラーなし／ありの比較）

屋外での有用性も実証予定

　なお、このシステムの一部は2021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」の委託研究課題として採択された、「移動通信3次元空間セル構成」の研究によるもの。

　今後、ソフトバンクはこの装置を活用するための無線局免許を申請し、屋外の実環境でその有効性を実証する予定だ。ソフトバンクと東京工業大学はこのシステムを用いた実証実験を行うとともに、実用化に向けた研究をさらに進めていくとしている。