2021 Fiscal Year Annual Research 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 – 2022-03-31
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| Keywords | 可視光ワイヤレス給電通信 / 海中可視光通信 / 海中可視光ワイヤレス給電 / ワイヤレス給電 / 海中無線通信 |
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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を同時実現する海中可視光ワイヤレス給電通信方式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（R01-03年度課題（COVID19の影響によりR01年度からR03年度に延期））の達成を目的としている。今年度はCOVID19のため実施が遅れていた課題（C）に取り組み、高輝度RGB発光ダイオード（LED）を用いた送信機回路及び、ソーラーパネル（SP）を用いた受信機回路を制作し可視光ワイヤレス給電通信システムのプロトタイプ機を製作した。さらに、送信機回路では課題（B）で提案した適応カラーシフトキーング方式の変調論理回路をFPGA実装し、送受信機間での通信実験を実施した。その結果、課題（B）で提案した適応カラーシフトキーング方式の信号点設計手法に従い、給電に用いる受信信号振幅変動を制御できること確認した。この結果から、課題（B）で構築した可視光ワイヤレス給電通信システム及び適応カラーシフトキーング方式の基礎理論を検証し、変調速度低速時は受信信号のAC成分及びDC成分が理論と実験でほぼ一致することが確認できた。一方で高速変調時は基礎理論で想定しているSPモデルと実験で使用したSPモデルのAC特性差により理論・実験間で差異が生じることを確認した。また、基礎実験では理論解析にて想定していた以上に、送信光がSP面に一様に照射されない場合の受信信号損失が大きく、実用上の新たな課題が判明した。
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