完全ワイヤレス社会の実現に向けて、
ミリ波の通信装置にワイヤレス電力伝送の機能を実装した
システムの開発と実験に成功

ソフトバンク株式会社（以下「ソフトバンク」）、国立大学法人京都大学（以下「京都大学」）および学校法人金沢工業大学（以下「金沢工業大学」）は、国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT、エヌアイシーティー）の「Beyond 5G研究開発促進事業」に係る令和3年度新規委託研究の公募（第1回）で採択された、「完全ワイヤレス社会実現を目指したワイヤレス電力伝送の高周波化および通信との融合技術」（一般課題 採択番号02401）に関する共同研究^※を進めており、このたびミリ波の通信装置にワイヤレス電力伝送の機能を実装したシステムの開発と実験に成功しましたのでお知らせします。

Society 5.0やWeb3.0などの社会の到来によって、物理空間と仮想空間の相互連携が進むことで、これまで以上に膨大な数のIoTデバイスやセンサーなどが存在する世界になることが予測されています。近年、5G（第5世代移動通信システム）の整備によって、膨大な通信トラフィックを処理できるネットワークインフラが構築されていますが、IoTデバイスやセンサーのバッテリー交換や給電方法が課題になっています。バッテリー交換のコスト削減や給電方法の簡略化を実現するには、給電のワイヤレス化が重要なテーマですが、無線局の大部分が6GHz以下の周波数帯に集中しており、他の通信システムとの干渉を抑えるために、ワイヤレス電力伝送の出力電力や送電装置の設置場所などは大きく制限を受ける可能性があります。

ソフトバンク、京都大学および金沢工業大学は、このような背景を踏まえて、周波数のひっ迫が少ないミリ波通信帯域でのワイヤレス電力伝送の実現を目指し、ミリ波の通信装置にワイヤレス電力伝送の機能を実装したシステムを開発しました。このシステムは、ミリ波の通信とワイヤレス電力伝送が同一のアンテナを共用し、アンテナのビームフォーミング機能を活用することで、ミリ波の周波数帯域を通信とワイヤレス電力伝送で時間と空間ごとに使い分けができるようにしたものです。このシステムから、金沢工業大学が開発した世界最高レベルの受電効率を持つ受電レクテナ（電波を電気エネルギーに変換する機能を搭載したアンテナ）へ送電する実験を実施し、電気エネルギーが取得できたことを確認しました。これにより、通信の需要が少ない時間帯に通信基地局のリソースをワイヤレス電力伝送に割り当てることで、基地局や周波数を有効利用することができます。また、通信エリア内のIoTデバイスやセンサーへの無線給電が可能になることで、新たな産業の開拓や発展の可能性が広がります。

ソフトバンク、京都大学および金沢工業大学は、今後、より高効率かつ簡易な送電アンテナのシステムの構築や、受電レクテナの多素子化による受電性能の向上、屋外フィールド試験などによる技術の有効性や商用利用の可能性の実証など、研究開発を進めていきます。

[注]

1. ※
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実験の風景

今回の実験の詳細は、別紙をご覧ください。

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