4.1.1　中継器技術

　衛星中継器技術については，HTS技術を更に進展させ，大容量かつ広域のカバレージを実現する搭載中継器技術（マルチビーム形成やオンボードプロセッシングなどによるカバレージ，電力，周波数の有効利用）が鍵となる．これらは比較的狭帯域のL/Sバンドで実用化されてきたが，Kaバンド等の広帯域化に伴う技術課題を克服する必要がある．これまでに，広帯域なディジタルビームフォーマ（DBF）/チャネライザの機能確認モデルの開発が行われた⁽⁷⁾．また，宇宙基本計画において次期技術試験衛星の打ち上げが平成33年度に計画され，大容量化とフレキシビリティを主眼とする衛星通信技術の実証を目的として，現在，研究開発が進められている⁽⁸⁾．

4.1.2　高効率伝送技術

　大容量化のための伝送技術については，地上系では5Gで非直交多元接続（NOMA）やMassive Multiple Input Multiple Output（MIMO）技術が提案されており，衛星通信においてもより高効率な伝送技術の開発が課題である．高効率伝送技術の一つとして高効率グループモデム（高効率GM）⁽⁹⁾やスペクトル分解伝送技術⁽¹⁰⁾の研究開発が行われている．

　高効率GMは，基地局に1台設置し複数の地球局を一括収容できるマルチキャリヤモデムである．また，FFTフィルタバンクにより各サブキャリヤ任意の周波数帯域に配置できるため，周波数軸上に散在する未使用帯域を有効利用できる．

　しかし，既に運用中の衛星通信システムへ本装置を導入する場合，モデムのみならずネットワーク構成の変更も生じるため，導入は容易ではない．そこで既存の設備を有効利用して周波数利用効率を向上できるスペクトル分解伝送が検討されている．

　スペクトル分解伝送は，図2に示すように既存のシングルキャリヤモデムとアンテナの間に「アダプタ」を挿入する．送信側のアダプタでは，既存モデムが出力する変調信号をFFTフィルタバンクで複数のサブスペクトルに分割，分散配置して送信する．受信側ではFFTフィルタバンクでサブスペクトルを抽出し変調信号を復元，既存モデムへ出力する．

　高効率GM，スペクトル分解伝送共に，今後の市場導入を目指し，実用化開発の検討が進められている．

4.1.3　光衛星通信による大容量化技術

　光空間通信^(用語)は，電波に比べて本質的に飛躍的な大容量化が可能であることから衛星通信においてもその適用に向けた技術開発が世界で行われてきている．我が国は世界初の衛星と光地上局間の光空間通信実証（技術試験衛星VI型：ETS-VI，1994年打上げ）⁽¹¹⁾や，光衛星間通信実験衛星（OICETS，2005年打上げ）⁽¹²⁾による世界初の双方向GEO（静止軌道）-LEO間レーザ通信実験，LEO-地上間のレーザ通信実験などで世界に先行してきた．また，2015年には50kg級超小形衛星から世界初となる光地上局との光通信実験に成功している⁽⁵⁾．更に，新たな宇宙基本計画に光データ中継衛星を平成31年度を目途に打ち上げることが明記され，我が国の光データ中継衛星システムの開発が開始され，プロジェクトチームが発足している⁽¹³⁾．

　光衛星通信の将来動向としては，データ伝送速度と機器の搭載性の観点から，二つの方向性がある．数Gbit/sクラスの大容量高速通信のHDR（High Data Rate）シナリオと，低速通信であるが搭載リソースに制限がある超小形衛星等に搭載できるようなLC（Low Complexity）シナリオの二つの方向性である．HDRシナリオは光データ中継衛星のための高速な通信手段として，また，LCシナリオは手軽な小形衛星へ利用できる光通信の応用方向として国際標準化の場で分類され，通信方式の議論がなされている．HDRシナリオは，WDM技術^(用語)等の適用によって更に将来伝送速度が向上されると見込まれる．一方，LCシナリオについては，50kgクラスの超小形衛星でも光通信が宇宙実証されたことにより，搭載の容易性を優先する超小形衛星分野への利用拡大が期待される．

4.2.1　船舶

　船舶では従来のLバンドやSバンドを利用した移動体衛星通信サービスに加え，KuバンドFSSの帯域を用いたESVが利用されている．Kuバンド衛星は静止軌道上において2度間隔で配置されているため，移動する船舶上では高精度な衛星追尾アンテナを使用する必要がある．また，移動に伴い別の衛星のサービスエリアに移動した場合でも通信を継続するため，使用する衛星を切り換える衛星ハンドオーバを行う．更に，要求多元接続方式による回線割当・開放や，各回線のスループットをモニタし回線接続中に伝送速度を調整するBoD（Bandwidth on Demand）を活用し，周波数資源を有効利用している⁽¹⁴⁾．

　また，近年，日本近海での海洋資源の存在が明らかとなり，その活用が期待されているが，海洋資源の調査においては大容量の調査データや遠隔制御用高精細カメラ画像の伝送のために海洋上から数十Mbit/s以上の高速通信が必要であり，海洋上のブロードバンド環境の実現が求められている．洋上環境（波による揺れ等）への対応及び小形船舶や無人の洋上中継器への搭載を想定した地球局の小形低消費電力化・メンテナンスフリー化などが課題である．最近，船上地球局（図3）の開発⁽¹⁵⁾とWINDSによるKaバンドのブロードバンド衛星回線を用いた実験が計画されるなど，技術開発が進んでいる．

4.2.2　航空機／無人航空機

　航空機内で乗客によるインターネット等の接続の要求は今後ますます高まると予想される．将来，機内において乗客の持つ端末がそのまま使えるようになるには，機内に5Gでの採用技術で検討されているモバイルフェムトセル（またはモバイルリレー）を配置して運用する技術の確立が課題である⁽¹⁶⁾．乗客が持つ端末が5Gのプロトコルに対応していれば，機内のモバイルフェムトセルから衛星バックホール経由でインターネットに接続することが可能となる．また，航空機地球局は，航空機への搭載性の観点からより小形化，薄形化が求められる．現在の航空機地球局アンテナには機械駆動式アンテナと電子走査アレーアンテナがあるが，機械駆動式はアンテナ体積に制約があり小形化に限界がある．電子走査アレーアンテナは薄形化が可能であるがRFモジュールや導波管ネットワークの小形化が更なる薄形化の課題である．

　無人航空機システム（UAS）は近年，技術の進展により民間への普及が進んでおり，その提供するサービスは配達，観測や監視など様々な分野で新たなアプリケーションとして注目されている．無人航空機（UA）においては安全性を確保する通信システム及び運行方法の確立が課題であり，安全な運航管理のための制御情報を伝送するための無線通信技術が重要である．特に，見通し外（BLOS）通信においては衛星経由での制御が必要である．WRC-15でKu/Kaバンドの衛星バンドへのUA向け業務の新たな周波数分配が認められたが詳細な運用方法は今後の課題となっており，既存の他システムに干渉を与えることなく，かつ信頼性の高い制御回線の構築が課題である．また，衛星回線の利点である広大なセルサイズを活用し，UAの効率的な自動操縦や衝突回避等のため広範囲に存在する大量のUAの位置情報を取得したり一斉に指示を与える仕組みも有効と考えられる．航空機と同様，UAにおいても搭載アンテナの小形化，薄形化が求められる．最近，UA搭載用の機械駆動式アンテナ（図4）が開発され，評価実験が行われている⁽¹⁷⁾．

4.2.3　災害通信

　従来，災害時の避難場所に特設公衆電話などの臨時回線に用いる地球局を設置する場合，無線技術者が現場に急行し衛星アンテナの指向方向と送信電力の調整を行う必要があり，緊急時の人員の確保が難しい課題があった．

　そこで，これらの課題を解決する小形衛星通信地球局⁽¹⁸⁾が開発された（図5）．開口径75cmのオフセットパラボラアンテナを有し，トランクケースに分解・収納できる．アンテナの組立・分解には工具が不要で，2名の作業員により約5分で完了できる．また，ボタン操作一つで所望の衛星を2分程度で確実に捕捉でき，無線技術者が遠隔地から送信電力を調整できる．これにより無線知識がない作業員でも15分程度で設営から運用開始まで実施できる．

　WINDSによるKaバンドのブロードバンド衛星通信回線を用いて災害通信の研究開発や回線提供が行われている⁽¹⁹⁾．東日本大震災における通信回線の提供や，その際の課題を踏まえて通信途絶の回避に活用するため，緊急対応組織が移動しながら最新の被害状況をリアルタイムで収集・伝送できる小形車載地球局（図6）や専門技術者の不要なフルオート地球局が開発された．小形車載地球局は65cmの反射鏡アンテナと20W級の増幅器，ジンバルを装備し，時速100kmで走行しながら24Mbit/sのデータ通信が可能である．

　以上のように災害通信においては，緊急時に専門技術者が不在でも利用できるよう，小形で設置性・運用性の高い地球局が求められており，加えて，移動中にも利用できる地球局など，利用用途が拡大している．今後も，利用用途に合わせた使いやすい地球局が求められる．