ポイント

■　地上-衛星間光通信における大気ゆらぎの影響を克服する次世代誤り訂正符号の伝送を世界初で実証

■　地上-衛星間光通信回線における大気ゆらぎが引き起こす誤りデータの訂正に成功

■　通信品質を向上でき、実用化に向けた研究開発への貢献に期待

　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）、理事長: 徳田 英幸）と国立大学法人名古屋工業大学（名工大、学長: 小畑 誠）は、国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構（JAXA）と共同で、大気ゆらぎの地上-衛星間光通信への影響を克服するための次世代誤り訂正符号の実証実験に世界で初めて成功しました。

　地上-衛星間光通信回線において大気ゆらぎがフェージングを引き起こし、誤りデータを連続して発生させていることが明らかになっていますが、そうした影響を克服する技術の一つとして誤り訂正符号があります。今回、高い誤り訂正能力を持つ次世代誤り訂正符号（5G NR LDPCとDVB-S2）を伝送した結果、地上-衛星間光通信回線で生じた誤りデータの訂正に成功し、従来よりも通信品質の向上に寄与できることを確認しました。

　本成果により、これらの符号を適用することで、地上-衛星間光通信回線の実用化に貢献することが期待されます。

背景

　NICTでは、地上-衛星間光通信の実用化に向けた研究開発を実施していますが、実用化に向けた技術課題の一つとして、 大気ゆらぎの克服があります。そこで、NICTは、NICTの1m光地上局とJAXAが運用中の光データ中継衛星搭載の光衛星間通信システム（LUCAS）を用いて、地上-静止衛星間光通信実験を実施し、大気ゆらぎが通信品質に与える影響を調査してきました。

　調査の結果、大気ゆらぎが数ミリ秒〜数十ミリ秒のフェージングを引き起こし、このフェージングが誤りデータを連続して発生させることで、通信品質が劣化し不安定になることがわかりました。こうした影響を克服する技術として光学系による補償技術と誤り訂正符号がありますが、複雑な光学系の制御が不要となる点に着目し、誤り訂正符号を採用しました。従来のReed Solomon符号などよりも高い誤り訂正能力を持つ、5G通信用途の5G NR LDPCと衛星放送用途のDVB-S2を含む次世代誤り訂正符号を用いて、誤りデータの訂正を実証する計画を進めてきました。

図1 次世代誤り訂正符号伝送実験のセットアップ

今回の成果

　今回、NICTは、1m光地上局とLUCASとの間の地上-静止衛星間光通信回線の60 Mbpsダウンリンクを用いて、名工大と共同で5G NR LDPCとDVB-S2を含む次世代誤り訂正符号の伝送実験を実施しました。その際に、フェージングによる誤りデータの訂正に向けて、これまでNICTが取得してきた大気ゆらぎの知見を元に、インタリーバと誤り訂正符号の条件を調整しました。本実験で得られた伝送実験データを解析した結果、大気ゆらぎのフェージングにより連続して発生した誤りデータの訂正の実証に成功し、5G NR LDPCとDVB-S2が従来よりも通信品質の向上に寄与できることを世界で初めて確認しました。今回の実験で伝送した5G NR LDPCとDVB-S2は、高い誤り訂正能力だけでなく、ハードウェアへの実装容易性や、将来的な5G通信システムとの相互接続が可能である点で、地上-衛星間光通信への活用に期待が持たれています。

今後の展望

　本成果は、地上-衛星間光通信回線の通信品質を向上させ、実用化を促進するものです。これにより、現在地上で使用されている5G通信プロトコルと衛星放送の宇宙ネットワークへの適用が可能となります。今後、将来の地上-衛星間光通信システムにおける本技術の活用が見込まれます。

　なお、本成果は、2025年10月28日（火）に、宇宙光通信関連の国際会議であるInternational Conference on Space Optical Systems and Applications （ICSOS） 2025にて発表予定です。

各機関の役割分担

・NICT : 誤り訂正符号やインタリーバの条件の詳細検討、大気ゆらぎと誤り訂正効果との関係性の評価、NICTの光地上局の運用

・名工大: 送信用誤り訂正符号データの生成、受信データの復号解析、誤り訂正符号アルゴリズムの開発

・JAXA： 実験運用計画の立案、将来宇宙機への搭載検討、光データ中継衛星搭載LUCASの運用

関連する過去のプレスリリース

・2021年2月17日 光データ中継衛星搭載の光通信機器チェックアウトにおける光地上局との捕捉・追尾成功について

https://www.nict.go.jp/press/2021/02/17-1.html