2019 Fiscal Year Research-status Report
光パケット伝送に対応したアナログ・ディジタル融合制御高速波形整形回路の研究
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17K06381
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Research Institution | Gifu University |
Principal Investigator |
中村 誠 岐阜大学, 工学部, 教授 (10708605)
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Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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Keywords | 電子デバイス・機器 / 電気分散補償 / 光パケット伝送 / 光受信回路 |
Outline of Annual Research Achievements |
光パケット伝送では効率的な情報伝送のために情報を“パケット”として扱い良好な伝送効率を得るために、光受信回路の高速パケット応答が重要であるが、高速・長距離化には光分散による波形劣化の改善が必要である。この光パケット受信回路による波形改善を実現するために、平成29年度に基本検討、平成30年度に詳細検討を行った、①電気分散補償(EDC)基本回路、②高速波形モニタ回路、③高速分散補償制御回路について、研究実施計画に示した詳細回路の設計と集積回路化ならびにFPGAによる動作検証を行った。 具体的には、昨年度に基本機能を検証した、①のEDC基本回路と②の高速波形モニタ回路を組み合わせた高速波形整形可能な電気分散補償回路について、詳細回路設計を行った。EDC基本回路の分散補償係数と高速波形モニタ回路の制御特性を一致させ、複雑な制御を簡略化し少ないパラメータ制御で波形整形可能な構成を検討した。さらに、集積回路化により回路規模が大きくなるため電源・信号配線が長くなるが、実際の集積回路配置による物理的な配線レイアウト設計を行い、配線抵抗、配線容量を考慮した動作検証を行った。この結果を踏まえ、0.18μm CMOS技術を用いた集積回路の設計、試作を行った。動作評価については、他所の測定装置を借用する関係で今年度はスケジュール調整が合わず、今後、詳細な動作検証を行う予定である。 また、③の高速分散制御については、昨年度FPGA(書換可能論理LSI)を用いて基本検証を行ったアナログ・ディジタル融合制御方法の詳細検証、と機能改善を行った。この他に、EDC回路の前段のバースト光受信器の広帯域化、高速利得切替えの検討も進めた。 これらの成果の一部をまとめ、学会発表ならびに論文投稿を行った。
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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
計画では平成31年度は、平成29年度に行った電気分散補償(EDC)回路とその制御技術の基本検討ならびに平成30年度に行ったEDC回路と制御技術について詳細設計と検証を受けて、その機能改善を行った。集積回路の実動作検証で少し遅れているものの、おおよそ目標を達成することができた。 具体的には、EDC回路を高速に制御するための波形モニタ回路について、新たな高速検出構成を考案し回路シミュレーションにより、応答時間を従来より 約75% 改善可能な結果を得ることができた。また、機能改善として、新たに受信信号から通信距離を検出し、この距離に応じた波形劣化を補正する波形強調を予め送信信号に加えて送信し、受信信号の波形補正を行うシステム構成を考案した。FPGA(書換可能論理LSI)に制御機能を実装し動作検証を行い、従来の制御方式に比べ約 50% の波形補正効果を得ることができた。 この他に、パケット信号の波形整形を効果的に行うため、EDC回路の前段に設置するパケット信号対応の利得制御増幅回路についても、より安定した利得制御が可能な負帰還制御において従来技術に対して 約1/3 の高速応答制御技術を考案しシミュレーション検証を行った。さらに、伝送容量特性への寄与の大きなEDC回路のパケット伝送対応前置増幅器について、伝送容量に対応した周波数帯域をおよそ8倍改善する広帯域・高速切替技術を提案し、回路シミュレーションにより検証を行っている。
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Strategy for Future Research Activity |
平成31年度が当初研究計画の最終年度で、おおむね計画通りに進んでいたが、年度末に新型コロナウィルス感染拡大により、計画していた研究成果の発表ならびに関連技術の動向調査を行うことができなかった。このため、令和2年度は、昨年度十分にできなかった研究成果の発表とそれに合わせた技術動向調査を行う。 また、平成31年度に集積回路化を行い検証データを十分取り切れていない電気分散補償回路(EDC)ならびに波形モニタ回路について、詳細特性データを取得する。さらに、平成31年度に機能改善として行った予め波形補正を送信信号に行う波形補正技術について、性能改善を進める予定である。 尚、研究を遂行するにあたり、新型コロナウィルス蔓延にともない年度当初に日本全国に非常事態宣言が出されており、研究活動が大きく制約を受けている。回路設計をリモートでできる環境の構築が重要となっているが、ソフトウェアのライセンス等の制約が大きいことが課題である。今後、研究を進めるにあたり、リモートで回路設計できる環境や研究協力者との連携構築も検討していきたい。
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Causes of Carryover |
昨年度、参加を予定していた学会(電子情報通信学会2020年総合大会)が、新型コロナウィルス感染症の拡大により急遽中止になったため、次年度使用額が生じた。差額分は、令和2年度の学会参加費、旅費に充てる。尚、学会開催が自粛等になった場合は、機能改善研究のために充てる。
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Research Products
(7 results)