2019 Fiscal Year Research-status Report
エネルギーハーベスティングを用いた異種無線センサネットワークの数理モデルの構築
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19K04390
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
佐々木 重信 新潟大学, 自然科学系, 教授 (20242399)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | エネルギーハーベスティング / センサネットワーク / リレー伝送 / エネルギー収支 / SWIPT |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では異種の無線センサネットワーク(WSN)が混在する状況で、RFエネルギーハーベスティング (RF-EH)機能を無線端末に備えることで周辺の無線端末からの電波からエネルギーを獲得し、WSNにおける情報伝送の信頼性を確保しつつ動作寿命を飛躍的に延ばすことを狙いとした。そのためにWSNにおけるエネルギー収支および回線収支解析の理論的基盤を構築し、それを通してRF-EHの導入による異種WSNの長寿命化の可能性とその条件を明らかにすることを目的とし、本年度は以下の研究成果を得た。
(1)送信端末／中継端末／基地局（受信端末）を持つSimultaneous wireless information and power transfer (SWIPT)によるリレー伝送において，多数のノードのリレー伝送を行う中継局が複数のアンテナとRF-EH 機能を備えることにより，データ伝送とエネルギーを同時に行う手法を検討した．中継局は, アンテナ切り替え (AS)によりデータ伝送用とエネルギー伝送用にアンテナを割り振ることでSWIPTリレー伝送を行う．ここでは送信端末数、中継局が使用するアンテナ本数や切り替え手法の違いが通信品質に与える影響をOutage 確率の評価により明らかにした．中継端末から基地局へは複数アンテナによるMIMO伝送を想定した評価を行った。
(2) センサ端末におけるデータ伝送とRF-EHのエネルギー収支モデルを構築し、エネルギー源となる無線端末をどの程度の範囲まで考慮すれば良いかを明らかにした。また無線端末からのエネルギーが確率的に到来する場合のエネルギー収支モデルの構築を行った。これらを通し、WSNを構成する要素となるリレー伝送におけるエネルギー収支モデルの土台が構築できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度に予定していたランダムな電波の到来を想定したセンサ端末における通信期間での電力消費を考慮したエネルギー収支の数理モデルはほぼ構築の目処がついている。これを複数の端末に拡張し、干渉を含めた数理モデルの構築と評価を進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の成果をもとに、複数のセンサ端末（送信端末）、複数の中継端末によるモデルへの拡張を進める。他の無線端末からの到来電波に関して情報伝送における最低受信感度を考慮した周囲からの干渉の影響のモデルの構築、及びRF-EHにおける最低動作レベルや変換効率を考慮したエネルギー収支モデルの構築を試みる。その中で通信における干渉の影響とRF-EHにおけるエネルギー獲得による長寿命化への貢献の条件を明らかにしていく。
さらにこれらの成果を異種WSNが共存する環境へ拡張する。他のWSN端末からの電波の到来を前提とした回線収支およびエネルギー収支モデルを構築する。WSNの信頼性および動作可能時間などを比較し、RF-EHによる効果を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
当初計画で、研究調査のための国内・海外旅費の使用を予定していたが、通常業務等のスケジュールの重複、及び新型コロナウィルス肺炎拡大による移動制限等の理由により旅費の使用実績が少なくなり、次年度の使用額が生じた。今後、研究推進に必要となる物品の購入費として、及び移動制限の緩和を待って研究調査及び成果発表を積極的に行い、旅費として使用する予定である。
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Research Products
(3 results)
