2021 Fiscal Year Research-status Report
A Study on Multi-access Underwater Simultaneous Wireless Power and Information Transmission Technology Using Visible Light Wavelength Adaptive Modulation
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21K04057
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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) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 可視光ワイヤレス給電通信 / 海中可視光通信 / 多元接続型可視光ワイヤレス給電通信 / 光符号分割多元接続 / 多元接続方式 / 可視光通信 / 海中無線通信 / 海中高速無線ネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、海底国際資源の探索・発掘作業を円滑に進めるために複数の海中ドローンや海中センサを等に対して、可視光を用いたワイヤレス通信・ワイヤレス給電を同時に実現する多元接続型海中可視光ワイヤレス給電通信（多元接続型海中SLIPT）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4つの課題、（A）空間分割技術を基盤とした多元接続型SLIPT技術の理論解析（R03年度課題）、（B）推定海中空間チャネル状態に応じた適応変調技術の理論解析（R03年度課題）、（C）光波長適応変調技術を用いた多元接続型SLIPT技術の理論解析（R04年度課題）、（D）（A）から（C）の基礎実験評価系製作と通信・給電性能の基礎的実験評価（R05年度課題）の達成を目的としている。今年度はとくに課題（A）（B）に取り組み、（A）では高電力効率を達成するために拡散符号として変形擬直交M系列対（MPOMS）を用いた光符号分割多元接続技術（OCDMA）による多元接続型SLIPT技術を提案し、理論解析・数値評価を行った。その結果、この提案手法は、光直交符号（従来よく用いられている拡散符号）を用いたOCDMAによる多元接続型海中SLIPTよりも給電効率を向上できることを確認した。また、変調信号にワイヤレス給電用の無変調光信号を重畳する手法についても検討を行った。その結果、MPOMSの符号相関特性により通信への干渉影響を軽減しつつ給電効率をさらに向上可能であることを確認した。また、課題（B）では、送信機周辺の海中クロロフィル濃度値から海中空間チャネル状態を推定することで、給電用信号の振幅変動率を抑えつつ変調信号点間距離を最大化する適応変調技術について提案を行い、その通信性能・給電性能について理論解析・数値評価を行った。
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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
R03年度は「研究実績の概要」に述べた（A）空間分割技術を基盤とした多元接続型SLIPT技術の理論解析（R03年度課題）、（B）推定海中空間チャネル状態に応じた適応変調技術の理論解析（R03年度課題）について検討を行い、両課題において基盤となる理論構築が完了したため「おおむね順調に進展している」と判断した。一方で、課題（A）についてはOCDMA以外の他の多元接続技術を適用した場合の基礎理論構築について未検討であるため継続して研究を実施する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
「現在までの進捗状況」で述べた通り本研究課題は「おおむね順調に進展している」状況であり、R04年度は今年度得られた課題（A）（B）の知見を活かし、これらの技術を統合して「課題（C）光波長適応変調技術を用いた多元接続型SLIPT技術の理論解析（R04年度課題）」に予定通り取り組む予定である。また、「現在までの進捗状況」で述べた通り、課題（A）についてOCDMA以外の他の多元接続技術を適用した場合の基礎理論構築について未検討であるため、可視光通信及び海中可視光通信で検討されている直交多重方式、非直交多重方式を本研究課題に適応した際の基礎理論構築・評価を実施する。
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| Causes of Carryover |
当初予定していた国際会議及び国内研究会がオンライン開催になったことで次年度使用額が生じた。この次年度使用額は主にR04年度の研究成果発表費用に使用し、残額についてはR05年度（最終年度）に実施予定の基礎実験の一部をR04年度に前倒し実施するために使用する予定である。
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