指向性制御機能を有する可視光レーザアレイを用いた長距離水中光無線通信システム

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K04937
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分24020:船舶海洋工学関連
• 研究機関: 山梨大学
• 研究代表者: 中村 一彦 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (40402086)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 水中光無線 / 可視光レーザ / レーザアレイ / 水中通信 / 可視光LD

研究成果の概要

本研究課題では，ギガビット級水中光無線通信の伝送距離延伸を目的とし，可視光レーザアレイの指向性制御による送信機の実現を目指した．低出力ながら高速変調可能な複数レーザダイオードをアレイ化し出射方向を受光面に集中させて送信光パワーを向上させる手法により，2つのレーザダイオードで受信光パワーが2倍近く向上しビット誤り率特性が改善された．またLD・PDの狭いダイナミックレンジの有効活用のため、Tomlinson-Harashimaプリコーディング(THP)を送信側に適用する手法を検討した．THPを用いることで，従来のFIR型前置等化器に比べビット誤り率特性が改善し，所要受信光電力が約2dB低減された。

自由記述の分野

水中光無線通信，通信方式，信号処理

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題で検討している水中光無線通信システムは，既存の入手性の高い広帯域・低パワーLDを複数用いることで，可視光デバイスの性能に頼らずに伝送距離の延伸化を図るものである．将来提供されるであろう高速変調が可能なハイパワーLDや広帯域・高感度PDと置き換えることが容易であることから，キロメートルオーダの伝送距離の実現も見えてくる．今後の高速光無線通信システムの発展に大きく寄与するものと考えている．本システムにより，広大な海洋の資源探査だけでなく，地震関連や港湾・橋脚等の水中楮物の調査に大きく寄与する高精細動画像の水中長距離無線伝送システムの実現が期待できる．