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软银公司成功演示 HAPS + 地面基站频谱共享的波束零陷技术

2024-06-28科学

软银公司(SoftBank Corp)在日本北海道台岐町的北海道航天发射场成功进行了一次实地试验,使用了该公司为高空平台站(HAPS)平流层无线通信系统开发的圆柱形天线。

该试验成功展示了利用波束零陷技术 实现 HAPS 与地面基站之间的频谱共享。软银目前正在进行基础技术的研发,目的是提供使用 HAPS 的稳定、高质量的通信网络。

此次实地试验是软银为加强 HAPS 通信技术而开展的研发活动的一部分。此次试验中使用的部分技术正在申请专利。

此次实地试验的部分内容基于 "空中平台使用 CPS 的动态区域优化技术"(JPJ012368C05701) 研究项目,该项目于 2022 年被日本国家信息通信技术研究所("NICT")选中并委托开展 "超越 5G 研发推广项目"。

软银正在进行频谱共享研发,以便部署 HAPS 和地面基站使用相同频率的通信服务。虽然为 HAPS 和地面基站分别分配专用频率可以消除无线电波干扰,并提供高质量的通信网络,但这也意味着要利用有限的多个频率。

因此,软银正在考虑使用圆柱形天线作为 "服务链路 "的天线,以处理 HAPS 和通信设备之间的数据收发,并正在开发一种波束零陷技术,该技术可显著抑制指定方向的辐射波发射,从而抑制干扰。

通过防止干扰,可以实现 HAPS 与地面基站之间的频谱共享,从而有效利用频谱。

图 1:使用波束零陷技术实现 HAPS 与地面基站之间的频谱共享。

在此次实地试验中,软银公司将一个地面基站置于一个配备圆柱形天线的高空系留航空器 ("机载基站")的通信区域内。移动设备 A 放置在机载基站的通信区域内,而移动设备 B 则放置在地面基站通信区域内地理位置较近的地方。

机载基站和地面基站使用相同的频率,移动设备 A 和移动设备 B 的通信速度根据是否采用波束零陷技术进行测量。此外,在根据有无波束零陷技术比较通信速度时,停止了来自机载基站的无线电波,并在没有地面基站无线电波干扰的环境中测量了移动设备 B 的通信速度。

此外,通过应用波束零陷技术,减少了两个基站之间的干扰,并证实当空中基站的无线电波停止以防止干扰时,移动设备 B 的通信速度与无无线电干扰环境下的通信速度相同。

这次实地试验证实了在实际室外环境中利用波束零陷技术在机载基站和地面基站之间共享频谱的可行性和有效性,是在使用现有基站和 HAPS 的网络中有效利用频谱方面取得的一项重大成就。

软银将继续利用此次实地试验获得的知识和数据,努力实现 HAPS 的实际应用和频谱的有效利用。

图 2:实地试验中使用的高空系留气球和圆柱形天线。

图 3:现场试验结果示例