繰り返し送信方式の新提案とその広域化・低消費電力化効果の理論的解明及び実験検証

重复传输方法的新提出及其更广范围和更低功耗效果的理论阐述和实验验证

• 批准号: 21K04060
• 负责人: 笹森 文仁
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Shinshu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04060/
• 关键词: OFDM; 繰り返し送信; 広域化; 低消費電力化; 理論的解明; 実験的検証

本研究では，伝送速度と伝送品質の双方の向上を目的とした繰り返し送信方法を新たに提案している．伝送特性は無線回線状態によって大きく変動することから，提案方式の優位性及びその波及効果を理論的に解明するために，繰り返し送信回数及び無線回線状態をパラメータとした伝送特性の理論式を導出する．また，提案方式は無線エリアの広域化及びIoT機器の低消費電力化の観点で優位性があることを実験的に検証する．前者の理論検討に関しては，今年度は，昨年度導出したビット誤り率の理論式を拡張し，より汎用的に利用できる理論式を確立した．具体的には，繰り返し送信回数を一般化するとともに，1次変調方式をPSKだけでなくQAMにも拡張した．理論式の妥当性を検証するために，繰り返し送信回数を2,4,8,16の4パターンに設定したときのビット誤り率について，理論値とシミュレーション値を比較した．その結果，ビット誤り率が高い領域（伝送品質が悪く実際には通信が厳しい領域）では両者の間に誤差が生じるものの，ビット誤り率が低い領域（伝送品質が良く実用的な領域）では両者が概ね一致していることが確認できた．後者の実験検討に関しては，昨年度に構築した実験プラットフォーム（FM電波，超音波，音波，428MHz帯電波）に加えて，143MHz帯電波及び可視光を用いた実験プラットフォームも構築し，様々な伝搬環境において伝送実験を実施した．また，処理能力が低いIoT機器での実験を視野に入れ，提案方式の変調処理を実装したAndroid端末やESP32マイコンボードを送信機とした伝搬実験も実施した．その結果，従来の繰り返し送信方法よりも低送信電力で高品質の伝送が実現できることと，同等の送信電力で高スループット伝送が実現できることを実験的に立証した．

在本研究中，我们提出了一种新的重复传输方法，旨在提高传输速度和传输质量。由于传输特性随无线线路条件的不同而变化很大，为了从理论上阐明该方法的优越性及其连锁效应，我们利用重复传输次数和无线线路条件推导了传输特性的理论公式：参数。 ..我们还通过实验验证了所提出的方法在扩大无线区域和降低物联网设备功耗方面具有优势。针对之前的理论研究，今年我们对去年导出的误码率理论公式进行了扩展，建立了一个更通用的理论公式。具体来说，我们概括了重复传输的次数，并将主要调制方法扩展到 PSK 和 QAM。为了验证理论公式的有效性，我们对比了重复传输次数设置为2、4、8、16四种模式时误码率的理论值和仿真值。结果，在误码率较高的区域（传输质量较差，通信实际上很困难的区域），两者之间存在错误，但在误码率较低的区域（传输质量较差的区域），两者之间存在错误。好又实用），两者之间存在误差，经确认大体一致。关于后面的实验研究，除了去年搭建的实验平台（FM无线电波、超声波、声波、428MHz无线电波）之外，我们还搭建了一个利用143MHz无线电波和可见光的实验平台，并进行了实验我们在不同的传播环境中进行了传输实验。我们还使用 Android 终端和 ESP32 微机板进行了传播实验，该微机板实现了所提出方法的调制处理作为发射器，着眼于低处理能力的物联网设备上的实验。结果，我们通过实验证明，与传统的重复传输方法相比，可以用更低的传输功率实现高质量传输，并且可以用相同的传输功率实现高吞吐量传输。

项目成果

RC-OFDMシステムにおける音響通信プラットフォームの構築及び特性評価

RC-OFDM系统声学通信平台构建及特性评估

• 发表时间: 2022
• 作者: 頼田 彩;笹森 文仁
• 通讯作者: 笹森 文仁

OFDMを用いたFM電波によるIoTプラットフォームの設計

使用 OFDM 的 FM 无线电波物联网平台设计

• 发表时间: 2022
• 作者: 高野 晃輔;仲林 司;笹森 文仁
• 通讯作者: 笹森 文仁

低密度パリティ検査符号を用いたPORC-OFDMシステムの設計及び特性評価

使用低密度奇偶校验码的 PORC-OFDM 系统的设计和表征

• 发表时间: 2021
• 作者: 浦上 大世;丸山 珠美;小野 安季良;塩沢 隆広;仕明 和也，小林 健太郎，中條 渉;塚本 裕太，笹森 文仁
• 通讯作者: 塚本 裕太，笹森 文仁

PORC-OFDMシステムにおける長距離電波伝搬実験のためのプラットフォーム構築

PORC-OFDM系统远距离电波传播实验平台搭建

• 发表时间: 2022
• 作者: 武田 敏幸;笹森 文仁
• 通讯作者: 笹森 文仁

Android端末を用いた音響通信におけるPORC-OFDMシステムの特性評価

Android终端声学通信中PORC-OFDM系统特性评估

• 发表时间: 2021
• 作者: Y. Iyoda;K. Kobayashi;and W. Chujo;Thanh Binh Nguyen;鈴木 翔太，笹森 文仁
• 通讯作者: 鈴木 翔太，笹森 文仁