Realization of optical underwater wireless communication capable of long distance and multiple transmission

实现长距离、多传输的水下光无线通信

• 批准号: 18K04145
• 负责人: 松元 隆博
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Kagoshima University (2021-2022)Yamaguchi University (2018-2020)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K04145/
• 关键词: 光無線通信; 水中通信; 光CDMA; 光ZCZ系列; ZCZ-CDMA方式

本研究では，海中で，省電力で長距離伝送ができ，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や中継経路の識別を行なうための符号分割多元接続（CDMA；Code Division Multiple Access)技術と中継途中に並列に配置した複数の中継器を複数のアンテナに見立てたMIMO(Multiple-Input and Multiple-Output)技術によるダイバーシティ効果によって実現する．CDMAで用いる系列は，系列数が数学的上界を満たした上で，系列間で直交する光通信用の系列を設計する．中継器では受信信号の分離と合成等を行ない，SN(Signal to Noise)比を向上させ，通信性能の向上を目指す．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，時間遅延による影響を抑圧できるパルス位置変調（PPM；Pulse Position Modulation)による光CDMA方式に適した，零相関区間のサイズが異なる新しい系列の構成法を提案した．また，長距離伝送を行う中継方式にこれまで検討してきた並列AF（Amplify and Forward）方式に代わり，並列DF（Decode and Forward）方式の検討を行い，並列数と中継局数によるBER特性への影響を解析した．また，昨年提案した新しい偶数長の零相関区間（ZCZ)を有する光ZCZ系列のマッチドフィルタバンクの生成法を提案した．これは実用化の際に，中継器での信号処理の簡素化につながり，回路規模と消費電力の減少につながる．これらの研究結果は，国内のシンポジウムや国際会議で今後発表を行う予定である．

在这项研究中，我们的目标是实现一种高速光无线通信系统，能够在海底以低功耗进行长距离传输，并允许与多个设备同时通信。该技术利用码分多址（CDMA）技术来识别多个发射站和中继路由，以及利用中间并行放置的多个中继器作为多个天线的MIMO技术，这是通过（多输入）的分集效应来实现的。和多输出）技术。 CDMA中使用的序列被设计用于光通信，使得序列的数量满足数学上限并且序列是正交的。中继器将接收到的信号分离并合并，提高SN（信噪比），提高通信性能。此外，由于信号处理的复杂性而导致电路尺寸和功耗的增加成为一个问题，但我们也会考虑如何减小尺寸和节省功耗，并旨在实现一个实用的系统。在2020财年，我们提出了一种构建具有不同大小零相关间隔的序列的新方法，适用于使用脉冲位置调制（PPM）的光学CDMA系统，可以抑制时间延迟的影响。此外，作为长距离传输的中继方法，将研究并行DF（解码和转发）方法，而不是迄今为止研究的并行AF（放大和转发）方法，并且BER特性将受到影响我们分析了并行站数量和中继站数量的影响。我们还提出了一种新的匹配滤波器组生成方法，用于具有偶数长度零相关间隔（ZCZ）的光学 ZCZ 序列，该方法是去年提出的。当投入实际使用时，这将导致中继器中的信号处理更加简单，从而减少电路尺寸和功耗。我们计划未来在国内研讨会和国际会议上展示这些研究成果。

项目成果

Generation Method of Two-Dimensional Optical ZCZ Sequences with High Correlation Peak Value

高相关峰值二维光学ZCZ序列的生成方法

• DOI: 10.1587/transfun.2020sdl0003
• 发表时间: 2021
• 期刊: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences
• 作者: Takahiro MATSUMOTO;Hideyuki TORII;Yuta IDA;Shinya MATSUFUJI
• 通讯作者: Shinya MATSUFUJI

Modified Mutually ZCZ Set of Optical Orthogonal Sequences

修正的相互ZCZ光学正交序列集

• DOI: 10.1587/transfun.e101.a.2415
• 发表时间: 2018
• 期刊: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences
• 作者: Takahiro MATSUMOTO;Hideyuki TORII;Yuta IDA;Shinya MATSUFUJI
• 通讯作者: Shinya MATSUFUJI

Different Antenna Interleaved Allocation with Full and Divided WHT/DFT Spreading for HTRCI-MIMO/OFDM

HTRCI-MIMO/OFDM 的不同天线交错分配以及完全和分开的 WHT/DFT 扩展

• DOI: 10.1587/transcom.2019ebp3216
• 发表时间: 2020
• 期刊: IEICE Transactions on Communications
• 影响因子: 0.7
• 作者: Yuta IDA;Takahiro MATSUMOTO;Shinya MATSUFUJI
• 通讯作者: Shinya MATSUFUJI

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