| 研究課題/領域番号 |
20H02148
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21020:通信工学関連
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| 研究機関 | 山梨大学 |
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研究代表者 |
塙 雅典 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (90273036)
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| 研究分担者 |
中村 一彦 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (40402086)
鈴木 一克 山梨大学, 大学院総合研究部, 特任准教授 (60436714)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
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| キーワード | 水中 / 光無線通信 / PAM4 / PRS / PRML / 非線形予等化 / 水中無線光通信 (UWOC) / 狭帯域多値変復調方式 / 非線形プリディストーション / INL-PAM4 / パーシャルレスポンス / ビタビ復号 / 深層学習 / 水中光無線 / 最尤推定 / 非線形フィルタ / パーシャルレスポンス符号化 / トレリス / 可視光 / 光無線 / OFDM / 狭帯域多値変調 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
将来の海底資源開発への応用を企図して、可視光高速水中無線光(UWOC)通信技術の基
盤技術開発を行うべく，以下の3つの小課題に取り組む。
① 可視光LED-OFDM-UWOC伝送装置へのビットローディングの導入と評価
② 可視光水中無線光通信向けの新しい狭帯域多値変復調方式の検討
③ 海水中の可視光伝搬特性評価技術の検討
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| 研究成果の概要 |
PAM信号を元にしたPRSに対し、ビタビ復号を用いたPRML信号のAWGN環境下における誤り率特性を数値解析した。PRMLとPAM信号の理論BERを比較すると、PAM4-PRMLは2.5 dB大きな送信電力を必要とするが、帯域幅は半分であるため、シンボルレートを2倍にして伝送速度を2倍にできるため、高速化実現に有効であることを確認した。
青色LDを光源とするUWOC実験系で原理確認実験を行った。送信機に1Wの青色LDを用い、500MHzの帯域幅を実現。送信前非線形等化を導入し、1G bit/sのPAM4信号伝送を可能とし、受信電力が-15dBmから+2dBmでエラーフリーのBERを達成した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究課題では、「水中可視光無線通信の飛躍的長距離化をもたらす変調方式は何か？」を問として様々な検討を行った。長距離化には大出力送受信機が必要だが、OFDMは強い線形性を必要とするため全く適さない、と考えられる。一方、PAM4は適切な非線形予等化を導入することで、高速大出力伝送に利用可能であることを実験的に示した。この発展形といえるPAM4-PRS/PRMLは帯域制限の厳しい可視光光無線伝送系で有効と考えられるが、実験上では送信機で重畳する雑音レベルを低減する必要がある。これらは今後の水中光無線通信技術の発展の方向性を示す成果と考えている。
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