Pulse division multiplexing: development of EM-material-based communication devices and their communication characteristics
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21H01324
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21020:Communication and network engineering-related
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
若土 弘樹 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00725278)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉浦 慎哉 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (30394927)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2021: ¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000)
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| Keywords | メタマテリアル / メタサーフェス / パルス / 多重化 / 知的反射面 / IRS / 電波 / 電磁波 |
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| Outline of Research at the Start |
無線通信における通信端末数やデータ流通量は急速に増加しており、伝送レートの更なる向上が必要である。本研究では電磁材料・メタサーフェスから構成される通信デバイスを実現し、新たな自由度に基づく多重化によって、伝送レートの向上を目指す。本研究では、まず通信デバイスの基礎となる電磁材料を開発する。次に考案デバイスの通信特性を評価する。最終的には達成可能な伝送レートを解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
無線通信における通信端末数やデータ流通量は急速に増加しており、伝送レートの更なる向上が必要である。一方、近年研究代表者は同一周波数でも波形（パルス幅）に応じて電磁応答を変化させる電磁材料メタサーフェスを開発した。本研究では同材料から構成されるパルス分割多重通信デバイスを実現し、新次元「パルス幅」に基づく多重化によって、伝送レートの飛躍的な向上を目指す。2022年度までは、まず提案デバイスの基礎となるメタサーフェスを数値解析によって設計・評価した。本研究ではAnsys社製Electronics Desktopにて利用可能な電磁界解析シミュレータHFSSに回路シミュレータCircuitを統合した協調解析手法をベースとした評価手法を用いた。本手法は一般的な電磁界解析手法のみと比較して、高速計算が可能であることから、メタサーフェスの物理的な寸法、回路パラメータを調整して電磁特性を向上することに適している。本手法を用いることで、提案手法は同時に到来する同一周波数の短パルスと長パルスを分離できることが分かった。また、本手法の実証実験を実施するため、本予算を用いてメタサーフェスを製作するとともに、カスタマイズされた方形導波管を新たに導入して評価した。任意波形発生器から生成された信号をオシロスコープとともに観測した結果、測定においても短パルスと長パルスを分離できることが分かった。本成果は国際学術論文誌へと投稿予定である（2023年度上半期に投稿予定）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた数値解析・実証実験を実施することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
提案された基本メカニズムは数値解析ならびに実証実験で検証を完了できたものの、提案手法では多重化を達成できないことが分かった。そこで、今後は新たな多重化手法を模索する一方、メタサーフェスを知的反射面として利用することで、空間的な電波の利用効率を向上させることを計画の一部として取り入れる方針である。
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Report
(1 results)
Research Products
(5 results)
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[Journal Article] Pulse-driven self-reconfigurable meta-antennas2023
Author(s)
Daiju Ushikoshi, Riku Higashiura, Kaito Tachi, Ashif Aminulloh Fathnan, Suhair Mahmood, Hiroki Takeshita, Haruki Homma, Muhammad Rizwan Akram, Stefano Vellucci, Jiyeon Lee, Alessandro Toscano, Filiberto Bilotti, Christos Christopoulos, and Hiroki Wakatsuchi
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 14
Issue: 1
Pages: 633-633
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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