| 研究課題/領域番号 |
21H01391
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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21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
五十嵐 浩司 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (80436534)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
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| キーワード | 光ファイバ伝送 / 光空間多重技術 / ディジタル信号処理 / 光ファイバ通信 / 光空間多重伝送 / 光計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は、光空間多重伝送実用化の肝である超大規模MIMOを実時間回路実装し、光空間多重伝送技術実用化を加速させることである。具体的には、6モード多重分離用実時間MIMO適用等化をFPGA実装し、実時間6モード多重伝送を実現する。この実時間MIMOと6モード19コアファイバを用いて偏波多重64QAM光空間伝送実験を行い、実時間10Pbps級伝送を実証する。
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| 研究実績の概要 |
モード多重光ファイバ伝送では、光受信器ににおいて、モード結合によるクロストークを保証するMIMO信号処理が必要となる。その回路実装の複雑度がモード多重数の二乗で増大するために、モード多重数増大に対して回路実装がより複雑となるのが最大の課題である。本研究の目的は、超大規模MIMO信号処理を実時間実装し、どこまでモード多重数を拡大可能なのかを明らかにすることである。そのために、モータ多重数ターゲットを6モードとして、それに必要なMIMO信号処理をFPGA回路で実装し、実時間6モード多重伝送を世界で初めて実現する。
2022年度は、1Tbps入出力を有するFPGAボードを独自開発し、それを用いた6モード多重用MIMOの実時間実装を達成した。昨年度開発したパイロットトーンを用いた超高精度周波数オフセット補償回路とともに実時間モード多重光受信器を実現した。それを用いて、波長多重6モード多重19コアファイバ伝送実験を行い、全モード・全波長・全コアにおいて良好な受信特性が得られた。本成果は光通信分野のトップカンファレンスであるOFC2023において最高スコア論文となった。最終年度を待たずに、研究ターゲットを達成するに至った。
また、さらなる高性能化を目指し、高次QAM受信のための信号処理の設計を行っている途中である。従来のMIMOに比べ構成が簡素で高安定動作可能な位相不感応アルゴリズムを用いることで、高性能化させても回路複雑度が低減するのが利点である。振幅方向トレーニング符号を用いることで高安定動作を実現することが示された。2023年度実装を目指す。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本研究の最終ターゲットであった6モード多重用MIMOの実時間実装を達成し、実時間6モード多重19コアファイバ伝送実験に成功した。
今後は、さらなる回路複雑度低減や高性能化を目指す。
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| 今後の研究の推進方策 |
・MIMO前処理をより高度化することで、実時間回路の動作安定化を目指す。
・振幅トレーニングベース位相不感応アルゴリズム、周波数パイロットトーンを用いた位相推定、を採用することで、より高次のQAM光信号に対応する。
・6モード多重高次QAM受信用MIMO信号処理を実時間実装し、伝送実験において性能を評価する。
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