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パルス分割多重化:電磁材料に基づいた通信デバイスの創生と通信特性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21H01324
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分21020:通信工学関連
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

若土 弘樹  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00725278)

研究分担者 杉浦 慎哉  東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (30394927)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2021年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
キーワードメタマテリアル / メタサーフェス / パルス / 通信 / 多重化 / フィルタ / 知的反射面 / IRS / 電波 / 電磁波
研究開始時の研究の概要

無線通信における通信端末数やデータ流通量は急速に増加しており、伝送レートの更なる向上が必要である。本研究では電磁材料・メタサーフェスから構成される通信デバイスを実現し、新たな自由度に基づく多重化によって、伝送レートの向上を目指す。本研究では、まず通信デバイスの基礎となる電磁材料を開発する。次に考案デバイスの通信特性を評価する。最終的には達成可能な伝送レートを解明する。

研究成果の概要

本研究は最終的に既存の確立された多重化技術で用いられる時間・空間・周波数などから独立した概念として、パルス幅に着目して多重化を試みるものである。すなわち、新次元「パルス幅」を用いて通信の自由度を向上させる。本研究ではパルス分割多重化に向けた第一歩として、同一時刻に到来する異なるパルスを分離可能なシステムについて考案した。提案システムは数値解析ならびに実証実験において検証され、同一周波数でもパルス幅に応じて異なる電波を抽出できることが確認された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年の5G、6G、IoTなどを始めとした、無線通信の先端技術に対する需要はこれまでに無い高まりを見せている。例えば、IoT機器は年間20億台以上のペースで増加し、ひと月あたりのデータ流通量も今後5年間で現在の3倍超になると予測されている。本研究を発展させ、真にパルス分割多重化の技術が完成されれば、新たな多重化方式として伝送レートを飛躍的に向上できると期待される。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 3件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] The University of Nottigham(英国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Roma Tre University(イタリア)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Frequency-hopping wave engineering with metasurfaces2024

    • 著者名/発表者名
      Takeshita Hiroki、Fathnan Ashif Aminulloh、Nita Daisuke、Nagata Atsuko、Sugiura Shinya、Wakatsuchi Hiroki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 15 号: 1 ページ: 196-196

    • DOI

      10.1038/s41467-023-44627-8

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Design of a Dual‐Band Waveform‐Selective Metasurface Absorber Based on the Combination of Two Resonator Structures Loaded with Nonlinear Circuits2024

    • 著者名/発表者名
      Qian Yingjie、Cheng Yongzhi、Luo Hui、Chen Fu、Fathnan Ashif Aminulloh、Wakatsuchi Hiroki
    • 雑誌名

      Advanced Theory and Simulations

      巻: Early access 号: 4 ページ: 2300590-2300590

    • DOI

      10.1002/adts.202300590

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Noncoherent Reconfigurable Intelligent Surface With Differential Modulation and Reflection Pattern Training2024

    • 著者名/発表者名
      Ino Jun、Wakatsuchi Hiroki、Sugiura Shinya
    • 雑誌名

      IEEE Wireless Communications Letters

      巻: 13 号: 3 ページ: 656-660

    • DOI

      10.1109/lwc.2023.3338489

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unsynchronized Reconfigurable Intelligent Surfaces With Pulse-Width-Based Design2023

    • 著者名/発表者名
      Fathnan Ashif Aminulloh、Takimoto Kairi、Tanikawa Mizuki、Nakamura Kazutomo、Sugiura Shinya、Wakatsuchi Hiroki
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Vehicular Technology

      巻: 72 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/tvt.2023.3284831

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Perfect pulse filtering under simultaneous incidence at the same frequencies with waveform-selective metasurfaces2023

    • 著者名/発表者名
      Takimoto Kairi、Takeshita Hiroki、Fathnan Ashif Aminulloh、Anzai Daisuke、Sugiura Shinya、Wakatsuchi Hiroki
    • 雑誌名

      APL Materials

      巻: 11 号: 8 ページ: 081116-081116

    • DOI

      10.1063/5.0161337

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dual-band waveform-selective metasurfaces for reflection suppression2023

    • 著者名/発表者名
      Takeshita Hiroki、Nita Daisuke、Cheng Yongzhi、Fathnan Ashif Aminulloh、Wakatsuchi Hiroki
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 123 号: 19 ページ: 191703-191703

    • DOI

      10.1063/5.0167094

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Inkjet printed intelligent reflecting surface for indoor applications2023

    • 著者名/発表者名
      Takimoto Kairi、Nakamura Kazutomo、Njogu Peter、Suzuki Kota、Sugimoto Masato、Fathnan Ashif、Kondo Takashi、Mori Masayuki、Anzai Daisuke、Wakatsuchi Hiroki
    • 雑誌名

      Electronics Letters

      巻: 59 号: 23 ページ: 1-3

    • DOI

      10.1049/ell2.13037

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pulse-driven self-reconfigurable meta-antennas2023

    • 著者名/発表者名
      Daiju Ushikoshi, Riku Higashiura, Kaito Tachi, Ashif Aminulloh Fathnan, Suhair Mahmood, Hiroki Takeshita, Haruki Homma, Muhammad Rizwan Akram, Stefano Vellucci, Jiyeon Lee, Alessandro Toscano, Filiberto Bilotti, Christos Christopoulos, and Hiroki Wakatsuchi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 633-633

    • DOI

      10.1038/s41467-023-36342-1

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Method for extracting the equivalent admittance from time-varying metasurfaces and its application to self-tuned spatiotemporal wave manipulation2022

    • 著者名/発表者名
      Ashif Aminulloh Fathnan, Haruki Homma, Shinya Sugiura, and Hiroki Wakatsuchi
    • 雑誌名

      Journal of Physics D: Applied Physics

      巻: 56 号: 1 ページ: 015304-015304

    • DOI

      10.1088/1361-6463/ac9b67

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 知的反射面を用いた広帯域シングルキャリア伝送における簡易位相シフト決定法に関する一検討2024

    • 著者名/発表者名
      長屋健太郎, 杉浦慎哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] A Study on Secure RIS-Aided Wireless Communications over Generalized Millimeter-Wave Fading Channels2024

    • 著者名/発表者名
      Phuc Viet Trinh, 杉浦慎哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Controlling Beam Directions using Self-reconfigurable Time-varying Metasurfaces2023

    • 著者名/発表者名
      A. A. Fathnan and H. Wakatsuchi
    • 学会等名
      XXXXVth URSI General Assembly and Scientific Symposium
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Passive Reconfigurable Intelligent Surfaces with Varying Electromagnetic Response in Accordance with the Pulse Width at the Same Frequency2023

    • 著者名/発表者名
      K. Takimoto, A. A. Fathnan, S. Sugiura, and H. Wakatsuchi
    • 学会等名
      The Seventeenth International Congress on Artificial Materials for Novel Wave Phenomena - Metamaterials 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Enabling Frequency-hopping Selectivity with Locally Self-tuned Metasurfaces2023

    • 著者名/発表者名
      A. A. Fathnan, H. Takeshita, D. Nita, S. Sugiura, and H. Wakatsuchi
    • 学会等名
      The Seventeenth International Congress on Artificial Materials for Novel Wave Phenomena - Metamaterials 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Additional Selectivity at the Same Frequencies with Waveform-Selective Metasurfaces and their Applications2023

    • 著者名/発表者名
      H. Wakatsuchi
    • 学会等名
      The Seventeenth International Congress on Artificial Materials for Novel Wave Phenomena - Metamaterials 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 波形選択メタサーフェスに基づいたパルス分割多重通信システムに関する基礎検討2021

    • 著者名/発表者名
      瀧本海里,竹下紘基,杉浦慎哉,若土弘樹
    • 学会等名
      電子情報通信学会,ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] https://hw.web.nitech.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] http://sgurlab.iis.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] https://hw.web.nitech.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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