5Gの電波の到達エリアを拡げる電波反射板を開発

電波が届きにくい建物の陰などの通信環境を改善

大日本印刷株式会社（本社:東京　代表取締役社長:北島義斉　資本金:1,144億円　以下:DNP）は、第5世代移動通信システム（5G）で使用するミリ波を自在な方向に反射させて、ミリ波の到達エリアを拡げる電波反射板（以下: リフレクトアレイ）を開発しました。
本製品は、一般の金属反射板と比べて、より狙った方向にミリ波を反射できるため、設置に関する制約条件が少なく、建物の陰などの電波が届きにくい場所の通信環境を改善します。また、意匠性に優れ、設置する環境を考慮したデザインにも対応可能です。

 

 

【開発の背景】
5Gの高速大容量通信に使われる4Gより高周波のミリ波帯の電波（24GHｚ～）は、情報容量が大きい反面、直進性が高く到達距離が短いという特徴があります。そのため建物の陰などのエリアでは電波が遮蔽され、通信品質を確保しにくいという課題がありました。また、この課題の解消に向けて基地局や中継機器等を増設する場合は、多額の費用の発生や設置場所の確保といった新たな課題が生じていました。
これらの課題の解決に向けてDNPは、保有する微細加工技術等を生かし、独自のコンセプトによって、「周波数選択反射層」と「反射方向制御層」を分離して、個々の層の特性を制御しやすくしたリフレクトアレイを開発しました。この製品は、基地局や中継機器の設置と比べて低コストで、かつ電源も不要で、さまざまな場所に容易に設置できるため、5Gの通信環境の大幅な改善に寄与していきます。

【新開発リフレクトアレイの特長】
■多様な場所に設置が可能
本製品は、電波を鏡のように正反射する金属反射板とは異なり、特定の周波数の電波を非対称に反射させることができる電波反射板です。反射する周波数帯、基地局から受ける電波の入射角、電波を届ける反射角、反射波の広がり方を自由に設定できるため、電波が届きにくい場所へ効果的に電波を届けることができます。また、電源も不要なため、設置場所が限定される場合でも対応が可能です。

■独自コンセプトによる効果的な設計
本製品には、所定の周波数帯を選択的に反射して、それ以外の電波を透過する層「周波数選択反射層」と、入反射する電波の方向を決める特殊な誘電体層「反射方向制御層」があります。
また、これら2層を保護するとともに、建装材として求められる耐久性と多様な意匠にも対応するデザインカバー層もあり、この3層で構成されています。

■電波状況を効果的に改善
反射波を広いエリアへ届けたい、特定の装置等へ反射波を集めたいといった要望などに対し、反射波の広がり方をあらかじめ調整することもできます。

■既存電波への影響を軽減
すべての電波を反射する金属板とは異なり、対象周波数帯以外の電波は透過させるため、既存電波への影響を軽減します。

■優れた意匠性
表面のデザインカバー層に多様な絵柄等を印刷できるため、内装・外装・看板など、多様な外観のデザインを付与することができます。

【活用シーン】
近年、IoT（Internet of Things：モノのインターネット）やロボット等を活用するスマートシティ、スマートファクトリーの実現に向けて、5Gの導入検討や具体化が始まっています。今回DNPが開発したリフレクトアレイは、遮蔽物などにより電波環境の劣化が予想される以下のようなシーンでの設置を想定しており、5Gの普及につなげていくことができます。
○スマートファクトリーにおける電波遮蔽物の裏側の通信環境の改善
○事業所内や教育現場など屋内でのモバイル機器の利用環境の改善
○イベントごとにレイアウトや電波遮蔽状態が変わる展示会場での活用
○エリア限定で情報を配信する競技場やアミューズメント施設での活用
○周辺環境との調和が求められる市街地ビルの外壁や看板等でのデザイン要素を活かした活用

【今後の展開】
DNPは、通信キャリアを含めた各種通信関連会社等と共同で本製品の機能検証などを進め、2023年度からの実用化を目指します。
なお、本製品は電波の反射方向を固定する「パッシブ」タイプのリフレクトアレイであり、今後さらに反射方向を固定しない「アクティブ」タイプについてのDNPと複数社による共同開発は、令和3年度の国のプロジェクトでの採択が決定しています。