2022 Fiscal Year Annual Research Report
Experimental Verification of Retrodirective Transmit Beamforming in Underwater Acoustic Communication
| Project/Area Number |
20K04477
|
|---|
| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
吉澤 真吾 北見工業大学, 工学部, 准教授 (20447080)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 水中音響通信 / 到来方向推定 / ビームフォーミング |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
水中音響通信は自律型無人潜水機(AUV)や遠隔操作無人探査機（ROV）のデータ収集や遠隔制御などに利用される。水中音響通信は電磁波通信と同様にデジタル変調技術(OFDMやマルチユーザMIMOなど)を駆使した通信の高度化が進められている。無線通信信号処理では限られた送信エネルギーで効率的に遠距離通信を行う方法としてビームフォーミングがある。ビームフォーミングは素子アレイを用いて特定の方向に波のエネルギーを集中させる手法であり、水中音響通信では通信距離の延長や音波反射干渉の低減が可能となる。ただし、水中音響通信分野におけるビームフォーミングは受信ビームフォーミングに関する内容がほとんどであり、送信ビームフォーミングに関する研究はあまり行われていない。本研究では水中音響通信において送信・受信フォーミングの両方を用いた音波の指向制御により、遠距離でも安定した通信を可能とするレトロディレクティブ方式の検討や実験検証を行う。
2022年度は双方の端末が複数の送受波器を有する双方向レトロディレクティブ方式の実測検証を行い、水槽環境の見通し内および見通し外通信での通信特性を評価した。双方向レトロディレクティブ方式について、到来方向推定には音波反射が強い環境で推定精度が高いFrost法を適用し、ローカル端末とリモート端末で到来方向推定、送信ビームフォーミング、受信ビームフォーミングの一連の処理を交互に繰り返し行う方法を採用した。通信特性の改善に対しては繰り返し回数2以上で十分であることを明らかにし、見通し内および見通し外環境となる端末位置においてOutput SNR値が平均12dB上昇する効果があることを確認した。
|
