2021 Fiscal Year Annual Research Report
Optical Wireless Sensor Systems with Hierarchical and Multidimensional Modulation for Smart Factories
| Project/Area Number |
21H01323
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
片山 正昭 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (60185816)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 光無線 / 多元接続 / 時空間ダイバーシチ / 階層化通信路 / MU-MIMO / 非線形時空間信号処理方式 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，工場のような大規模屋内において，多地点から非同期的に送信される情報をリアルタイムで収集するシステムを，電磁干渉の影響を受けにくくセキュリティにも優れた光無線で実現するための基盤技術を確立することを目的とする．そのために，発光ダイオードを高密度に配置した送信アレイを各送信機に設置し，複数の光電変換素子を有する受信アレイを複数分散設置したものを基地局受信機に用いることを提案する．この方式で，「時空間多元接続符号化方式」を開発する．また受信機では，受信アレイ毎に異なる伝搬環境を活用する「非線形時空間信号処理方式」を開発し，高品質な非直交多元接続の実現可能性を理論と実験により検証する．
時空間多元接続符号化方式，非線形時空間信号処理方式の設計開発には，階層化多次元空間多重通信路の伝搬路行列の特性が不可欠である．そこで多次元空間多重通信路の伝搬路行列測定のハードウエアシステムを構築した．
時空間多元接続符号化方式においては，そこで用いられル拡散符号の選択は，特性を支配する重要な要因である．本研究では，受信部で受信信号の平均値を受信信号から減算する信号処理により拡散信号をバイポーラ符号として処理する方式を提案し，従来手法に対する優位性を確認した．
また，受信機における信号処理においては，各受光器における受信信号の合成方法について検討を行い，各受光器ごとに受信信号と参照信号の相関値を正規化してから合成復調する正規化選択合成手法を提案し，その性能を確認した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初は，令和3年11月までに受信信号処理方式の検討，送信符号化方式の検討，通信路測定装置設計を行い，令和4年3月までに通信路測定装置構築，階層化時空間通信路測定予備実験開始，研究成果のとりまとめを行う予定であった．その後，令和3年11月，それまでに行った理論検討の結果，当初の想定とは異なる送受光器素子による回路構成の詳細な検討が必要であることが判明した．そのため，新たな送受光器素子による回路構成の検討を追加で行い，通信路測定装置設計を延長して実施する必要が生じた．そこで当年度の研究完了予定を変更し，予算の一部を令和4年度に繰越した．これにより，当初期待していた成果を得る事ができたため，研究の進捗は，「おおむね順調に進展している」と判断する．
|
| Strategy for Future Research Activity |
本年度構築した多次元空間多重通信路の伝搬路行列測定のハードウエアシステムにより，階層化多次元空間多重通信路の伝搬路行列測定を実施する．また，計算機シミュレーションによる，階層化多次元空間多重通信路の伝搬路行列の性質やそれによる特性評価も同時に行う．さらに，多元接続符号の各チップを，送信機の各LEDに割り当てることで空間次元での拡散を行い，受信機で逆拡散前に空間等価を行う時空間多元接続符号化方式の机上実験を行うシステムを試作しその特性を検証する．また各受信アレイが複数の光電変換素子を持つような場合に，各アレイで判定を行う場合と，全光電変換素子の出力を一括して処理する方式の性能を解析的に評価する.
|
