2015 Fiscal Year Research-status Report
光アクセスにおけるコンスタレーション共有方式に関する研究
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26420377
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| Research Institution | Nanzan University |
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Principal Investigator |
奥村 康行 南山大学, 理工学部, 教授 (90434604)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 光アクセス網 / ディジタルソフトウェアPON / コンスタレーション共有 / signal shaping |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，光アクセスネットワークの大容量化を実現するため，QAMとOOK信号を共存させる伝送方式の誤り率を改善する方法の提案とその特性に関するものである。ディジタルソフトウェアPON(Passive Optical Network)を用いて，OOK信号とPSK信号またはQAM信号を共存させる時，OOK信号がOFF状態では共存させたPSK信号やQAM信号のBERが増大するという問題がある。そこで本研究では，7-4ハミング符号や畳み込み符号を適用したsignal shapingという技術を用いてOOK信号がOFF状態の確率を低減することにより，共存させたPSK信号やQAM信号のBERを改善する方法を提案した。とくに，signal shapingとしての基本的な効果を見るため，トレリスシェーピングならびにシェルマッピングと呼ばれる簡単なアルゴリズムを応用して，OOK信号のOFF状態を低減させることとした。
この方式に関する特性向上を明らかにするため，シェーピングを実現するシミュレータは伝送符号の処理が容易なMatlabと呼ばれるソフトウェアを用いて構成し，光伝送路は業界で標準的に使われているOptSimと呼ばれるソフトウェアを用いて構成した。これらのそれぞれについて基本動作を確認し，そのうえで両者を連携させた。このように構成したシミュレータを用い，シェーピングで畳み込み符号を用いた場合と7-4ハミング符号を用いた場合のどちらもOOK信号は劣化したが，共存させたQPSK信号やQAM信号のBERは改善されるという結果が得られた。受信電力については，2.3dB～3.3dBの削減が可能であることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画では，平成26年度はコンスタレーション共有の基本技術ならびにトレリスシェーピングとの組み合わせについて研究し，次年度以降の基盤とすることとしていた。この計画に対し，当該年度ではトレリスシェーピングを応用した基本方式を考案した。また，Matlabを用いた簡易なシミュレータを構成し，これを用いて特性を調べた結果，共存されたPSK信号やQAM信号のBERは改善されSN比において2～4dBの余裕が増大するという結果が得られた。
また，平成27年度の計画はトレリスシェーピングを用いた場合，シェーピングを実現するシミュレータは伝送符号の処理が容易なMatlabと呼ばれるソフトウェアを用いて構成し，光伝送路は業界で標準的に使われているOptSimと呼ばれるソフトウェアを用いて構成する計画であった。この計画に対し，トレリスシェーピングを用いた場合，MatlabとOptSimの連携シミュレータを作成し，特性を明らかにした。さらに，シェルマッピングについても同様な研究を行い，特性の改善度を明らかにした。
平成28年度の計画は，signal shapingにシェルマッピングを適用した場合について，シミュレータを構成し，その特性を明らかにすることであったが，これは概ね達成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はコンスタレーション共有の伝送容量を拡大するため、偏波多重と呼ばれる多重化技術の適用法について研究する。偏波多重とは、光ファイバの中に一つの直線偏波とそれに直交する偏波を入力し、受信側でそれら二つの偏波を分離できれば、原理的に二倍の伝送容量が達成できることを利用するものである。
これに関し技術課題として、(1)光ファイバを信号が伝搬する間に直線偏波が回転する、(2)二つの偏波の間に相互干渉が発生する、という課題がある。そこで、これらの課題を解決する技術の基本検討を行い、その性能をシミュレーションにより明らかにする。(1)についてはトレーニング信号を用いる、あるいは独立成分分析のようなブラインド処理を用いるなどの方法を検討する。(2)については相互干渉が発生しても受信側で受信誤りを抑圧できる最尤復号を用いる、あるいは相互干渉をキャンセルする処理を行う、などの方式を検討する。さらに、検討した技術に関し特性を評価するため，相互干渉量を測定して干渉モデルを精密化する。この結果をもとに，信号処理を実現するのに容易なMatlabと呼ばれるソフトウェアを用いてシミュレーションシステムを構成し、その特性を評価する。
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| Causes of Carryover |
平成28年度はコンスタレーション共有の伝送容量を拡大するため、偏波多重と呼ばれる多重化技術の適用法について研究する。偏波多重とは、光ファイバの中に一つの直線偏波とそれに直交する偏波を入力し、受信側でそれら二つの偏波を分離できれば、原理的に二倍の伝送容量が達成できることを利用するものである。
これに関し技術課題として、(1)光ファイバを信号が伝搬する間に直線偏波が回転する、(2)二つの偏波の間に相互干渉が発生する、という課題がある。この干渉量を測定するための実験系構成用部品の購入，ならびに成果発表のための経費が必要なため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年度所要見込額は，920000円である。
これに対し，測定用の設備備品費として800,000円，消耗品費として120,000円を計画している。
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[Presentation] Human body communication using Arduino devices2015
Author(s)
Toshiaki MIKI, Yuma SHIMIZU, Natsuki DAIKYO, Katsuyuki FUJII, and Yasuyuki OKUIMURA
Organizer
2015 International Conference on Software, Multimedia and Communication Engineering
Place of Presentation
Singapore, Singapore
Year and Date
2015-09-20 – 2015-09-21
Int'l Joint Research
