Evaluation and Implementation of Parallel Optical Wireless Communication System Resistant to Beam Spreading

抗扩束并行光无线通信系统的评估与实现

• 批准号: 21K04062
• 负责人: 松元 隆博
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kagoshima 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-21K04062/
• 关键词: 水中通信; 散乱; ビーム広がり; 光CDMA; 光ZCZ系列; 光OFDM; 光無線通信; 2次元系列; ZCZ-CDMA方式

本研究では，海中で光を伝送するときに生じる散乱によって生じる光ビームの広がりによる干渉を抑圧し，かつ複数機器による同時通信が可能な高速光無線通信方式の実現を目指す．これは複数の送信局の識別と光の散乱によるビーム広がりの干渉を抑圧するための空間軸方向に施した符号分割多元接続（CDMA；Code Division Multiple Access）技術と時間軸方向に施した光無線通信に適した直交周波数分割多重（OFDM；Orthogonal Frequency Division Multiple Access）技術によって実現する．なお，ここでは電波による場合と異なり，負の振幅が使用出来ないことを考慮した方式を考える．CDMAで用いる系列は系列数が数学的上界を満たした上で，系列間で直交し，かつ光通信のために正の値のみを要素とし，また空間軸方向への拡散に使用するために2次元の系列を設計する．また，OFDMでは，その基底帯域信号が実信号でかつ正の値のみになるような新しい直交変換を適用することを検討する．また，その際に信号処理の複雑化による回路規模と電力の増大が問題になるが，その小規模化と省電力化についても検討し，実用的なシステムの実現を目指す．令和4年度は，光無線通信に適したOFDM方式の検討とその方式のBER（Bit Error Rate）特性を計算機シミュレーションによって評価した．光無線通信で光の強度で変調するために，まず基底帯域信号が実数値となる新しい直交変換を提案した．但し，この直交変換は負値をとるためにバイアス信号を与える必要がある．それとは別に，基底帯域信号が1と0の2値となる新しい直交変換を提案した．これは非負値であるためにバイアスが必要ない．これらの方式のBER特性を計算機シミュレーションによって比較した．これらは国内のシンポジウムや国際会議で今後発表予定である．

这项研究旨在实现高速光学无线通信系统，该系统抑制由光束在海中传输光时散射引起的干扰，并允许在多个设备之间同时进行通信。这是通过使用在空间轴上应用的代码部门多访问（CDMA）技术来抑制光束散布的干扰，而正交频部多访问（OFDM）技术适用于适用于时间轴的光学无线通信。此外，我们考虑了一种方法，即与无线电波不同，可以考虑使用负幅度。 CDMA中使用的序列被设计为在序列之间是正交的，并且仅使用正值用于光学通信，二维序列被设计用于在空间轴方向扩散，并满足数学上限的序列数量。此外，在OFDM中，我们考虑应用新的正交转换，以便基带信号只是一个真实的信号，只是一个正值。此外，由于信号处理的复杂性而引起的电路尺度和功率的增加成为一个问题，但我们还将考虑减少规模和功率节省，并旨在实现实际系统。在2022财年，我们研究了适用于光学无线通信的OFDM方法，并使用计算机模拟评估了此方法的BER（位错误率）特征。为了在光学无线通信中使用光学强度调节，我们首先提出了一种新的正交转换，其中基带信号成为实际值。但是，这种正交转换要求将偏置信号应用于负值。另外，我们提出了一种新的正交转换，其中基频带信号在1到0之间是二进制的。这是非负的，不需要偏见。通过计算机模拟比较这些方法的BER特性。这些将在未来在国内研讨会和国际会议上介绍。

项目成果

深層学習を用いたガードインターバルを付加しないMUDiv-OFDMAの干渉除去

使用深度学习在不添加保护间隔的情况下消除 MUDiv-OFDMA 的干扰

• 发表时间: 2022
• 作者: 津森駿介;井田悠太;黒田翔;松元隆博
• 通讯作者: 松元隆博

チャネルモデルに適したTFI パイロット信号とCNNによる画像識別の評価

使用适合通道模型的 TFI 导频信号和 CNN 进行图像识别评估

• 发表时间: 2023
• 作者: 柴田友暁;高橋柊二;井田悠太;黒田翔;松元隆博
• 通讯作者: 松元隆博

EWOとPPMを用いた光ZCZ-CDMA 方式のBER特性の検討

利用EWO和PPM的光ZCZ-CDMA系统BER特性研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 蝶勢広翔;清水亮介;大平康旦;松元隆博，鳥井秀幸，井田悠太
• 通讯作者: 松元隆博，鳥井秀幸，井田悠太

Phase Rotation and ASK Combination for SD-SM-MIMO

SD-SM-MIMO 的相位旋转和 ASK 组合

• DOI: 10.1109/apcc49754.2021.9609887
• 发表时间: 2021
• 期刊: Proc. of the 26th Asia-Pacific Conference on Communications (APCC2021)
• 作者: Ida Yuta;Maruta Kazuki;Matsumoto Takahiro
• 通讯作者: Matsumoto Takahiro

ゼロハイブリッドガードインターバルを適応したMUDiv-DFTs-OFDMA

具有零混合保护间隔自适应的 MUDiv-DFTs-OFDMA

• 发表时间: 2022
• 作者: 中野宏士朗;井田悠太;松元隆博
• 通讯作者: 松元隆博