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

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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．