2018 Fiscal Year Research-status Report
High Power Efficiency Intensity Modulation for Simultaneous Wireless Information and Power Transfer in Underwater Visible Light Communications
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17K18143
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
小澤 佑介 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 助教 (20634215)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 可視光ワイヤレス給電通信 / 可視光通信 / 水中可視光通信 / ワイヤレス給電 / 水中無線通信 / 海中高速無線ネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、海中高速無線ネットワーク網を柔軟に構築するために、海中で用いるあらゆる情報収集用センサのバッテリレス化およびワイヤレス化の同時実現のための基礎理論構築を目的としている。この研究目的実現のために3つの課題、(A)海中可視光ワイヤレス給電システムの高電力効率化(H29年度課題)、(B)可視光ワイヤレス給電通信システムの高電力効率化(H30年度課題)、 (C)可視光ワイヤレス給電通信システムのプロトタイプ製作(H31年度課題)の達成を目的としている。今年度は特に、(B)の課題に取り組み、ソーラーパネルを用いた提案手法の基礎理論構築及びその変復調方式について検討を行った。この(B)の課題の達成は、提案する海中無線ネットワーク網において実現可能な給電・通信性能を見積もる上でとても重要である。成果として、受光素子にソーラーパネルを用いた海中可視光給電通信システム方式は安定した給電供給と1Mbps程度の通信供給の同時実現が可能であることを理論解析により明らかにした。一方で、ソーラーパネル内における受光電力による起電力増大に伴うソーラーパネルの周波数応答性の低下を確認し、この結果をシミュレーション解析に適応することで、受信機でのSNR比が増大すると最大通信速度が劣化するという通常の無線通信とは異なる提案システム独自の問題点があることを確認した。その結果、送信機側で電力制御等の適応変調を行わず、かつ、ある程度のSNR比が確保できる場合には、送受信機位置として通常理想と考えられる直線上での送受信機配置よりも、片側が直線状からずれたほうが通信速度が改善されることが確認できた。この結果より、通信性能と給電性能をともに向上させるためには送信・受光電力量の制御が必要であり、送信機の放射角、受信機の視野角、送受信機間の距離等に適応可能なアクセスコントロール・変復調方式の提案が必要である。
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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
研究計画においてあげたH30年度課題の「可視光ワイヤレス給電通信システムの高電力効率化」について、H29年度時点で交流/直流分離回路設計を含めた高電力効率を達成する変復調方式の検討が終了しており当初の計画以上に進展していた。H30年度ではさらにソーラーパネルのより詳細な光応答特性を考慮することでより現実的な給電及び通信性能の理論解析を示すことに成功しており、初期計画の通り順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記の通り全体として研究はおおむね順調に進展している。最終年度では、可視光ワイヤレス給電通信システムが従来の無線通信とは異なる特性（SNR比が増大すると通信速度が制限されてしまう特性）を有しているため、この特性に適応するための変復調方式及びアクセス方式について検討を行うとともに、複数色LEDアレイによる変復調方式による給電・通信性能の高性能化について検討を行い、理論解析、シミュレーション解析に加えてプロトタイプ機製作による実験的評価をあわせて複合的に評価を行い、有用性のある基礎理論解析の構築を目指す。
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| Causes of Carryover |
当初、プログラム作成にアルバイト補助を見込んでいたが申請者のみで作成が可能であったため次年度使用額が生じた。この次年度使用額は最終年度における学会投稿料または論文誌投稿費用へ充てる予定である。
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Research Products
(8 results)
