2021 Fiscal Year Research-status Report
Long Distance Underwater Wireless Optical Communication System using Visible Light Laser Array with Directivity Control Function
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20K04937
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
中村 一彦 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (40402086)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 水中通信 / 水中光無線 / 可視光LD / レーザアレイ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，水中光無線通信における水中伝送距離の延伸を可能とする，可視光レーザアレイに指向性制御機能を持たせた新しい送信機の実現を目的とする．
当該年度では，濁水に対しては青色光よりも長距離伝搬が期待できる緑色光の利用のために，波長520nmの緑色半導体レーザを2個用いた送信機を用いて，昨年度に引き続き水槽による原理確認実験を主とした検証を行った．送信機の指向性制御の自由度向上のために，キネマティックマウントと3次元移動ステージによる拡張を行った．室内水槽に水道水を満たし，そこに懸濁物質としてJISの水質調査に用いられているカオリンを投入して濁度を調整した濁水中にて，受信機に適切な入射角でのビームステアリングが2個の送信機いずれも可能であることを確認した．また，高い周波数利用効率と線形の信号ひずみに強い直交周波数分割多重(OFDM)方式を主の通信方式として検討しているが，低SNR信号での伝送距離延伸には高い雑音耐性も重要と考え，PAM4信号などのシリアル伝送方式とディジタルフィルタを組み合わせた通信フォーマットについても検証した．ディジタルフィルタとしては，可視光デバイスの狭いダイナミックレンジに有効なTomlinson-Harashima-precoding(THP)について検討し，約1Gbit/sのPAM4信号においてビット誤り率10^-3以下を達成する水中光無線伝送が可能であることを実験的に示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
小型水槽を利用した室内実験環境による検証は順調に進んでいるが，濁水中だと，濁度に応じてビーム広がり角が想定よりも大きく大型水槽や実地での検証が必須であり，そのためのスペース確保，送受信機用耐水・耐圧容器の設計・製作が追加で必要となってしまった．まずは現有の水槽にて水中に投入する懸濁物質の濃度調整により，検証可能なビーム広がり幅での実験を行う．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度に各送信機の指向性制御の自由度向上のためににキネマティックマウントと3次元移動ステージによる拡張を済ませたため，令和4年度は，まずは現有水槽にて想定したビーム広学核となるように濃度を調整された懸濁物質を投入した濁水中での水中光無線通信実験を行う．それと並行して，大型水槽の導入や耐水・耐圧容器を利用しての河川，湖沼，海洋での実験も行い，本提案法により，誤り訂正符号を利用すればエラー不利伝送が可能なビット誤り率10^-3以下でのギガビット級水中光無線通信における伝送距離延伸化への有効性を検証する．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの影響でほとんどの学会発表がオンライン開催となり，それに関連する費用が次年度使用額に相当する．次年度は，研究成果発表に使用するとともに，濁水中での伝送実験を行うためのフィールドテストとしての外部の大型水槽，湖沼，河川，海で実験を行うための旅費，装置開発等に充当する予定である．
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Research Products
(3 results)
