A Study on Multi-access Underwater Simultaneous Wireless Power and Information Transmission Technology Using Visible Light Wavelength Adaptive Modulation

本研究では、海底国際資源の探索・発掘作業を円滑に進めるために複数の海中ドローンや海中センサ等に対して、可視光を用いたワイヤレス通信・ワイヤレス給電を同時に実現する多元接続型海中可視光ワイヤレス給電通信（多元接続型海中SLIPT）の基礎理論構築を目的としている。この研究目的実現のために4つの課題、（A）空間分割技術を基盤とした多元接続型SLIPT技術の理論解析（R03年度課題）、（B）推定海中空間チャネル状態に応じた適応変調技術の理論解析（R03-04年度課題）、（C）光波長適応変調技術を用いた多元接続型SLIPT技術の理論解析（R04年度課題）、（D）（A）から（C）の基礎実験評価系製作と通信・給電性能の基礎的実験評価（R05年度課題）の達成を目的としている。今年度はとくに課題（B）に取り組み、（B1）適応変調技術の高度化、（B2）SLIPT受信機の最適化、（B3）角度ダイバーシティ受信機の最適化、について検討を行った。その結果、（B1）では、通信性能を決定する送信信号点間距離と給電性能に影響を与える受信信号変動率を柔軟に選択できる信号点拡張技術の提案とその理論構築を提案した。また、（B2）では、通信と給電に用いる受信電力を分離する電力分離型SLIPTを検討し、受信電力を分離する際の比率を所望の通信性能を満たしつつ給電電力を最大化するように最適化することが可能となった。最後に、（B3）では複数の光受信機を異なる角度で配置した角度ダイバーシティ受信機を検討し、海中で任意の通信エリアに対し信号電力対雑音比を最大化する光受信機の配置及び光受信機に配置するレンズのField-of-Viewを導出する、配置アルゴリズムについて提案を行った。これらの要素技術については昨年度構築した海中光通信路モデルを考慮し、理論解析・数値評価を行った。

本研究では、海底国際資源の探索・発掘作業を円滑に進めるために複数の海中ドローンや海中センサ等に対して、可視光を用いたワイヤレス通信・ワイヤレス給電を同時に実現する多元接続型海中可視光ワイヤレス給電通信（多元接続型海中SLIPT）の基礎理論構築を目的としている。この研究目的実現のために4つの課題、（A）空間分割技術を基盤とした多元接続型SLIPT技術の理論解析（R03年度課題）、（B）推定海中空間チャネル状態に応じた適応変調技術の理論解析（R03-04年度課題）、（C）光波長適応変調技術を用いた多元接続型SLIPT技術の理論解析（R04年度課題）、（D）（A）から（C）の基礎実験評価系製作と通信・給電性能の基礎的実験評価（R05年度課題）の達成を目的としている。今年度はとくに課題（B）に取り組み、（B1）適応変調技術の高度化、（B2）SLIPT受信機の最適化、（B3）角度ダイバーシティ受信機の最適化、について検討を行った。その結果、（B1）では、通信性能を決定する送信信号点間距離と給電性能に影響を与える受信信号変動率を柔軟に選択できる信号点拡張技術の提案とその理論構築を提案した。また、（B2）では、通信と給電に用いる受信電力を分離する電力分離型SLIPTを検討し、受信電力を分離する際の比率を所望の通信性能を満たしつつ給電電力を最大化するように最適化することが可能となった。最後に、（B3）では複数の光受信機を異なる角度で配置した角度ダイバーシティ受信機を検討し、海中で任意の通信エリアに対し信号電力対雑音比を最大化する光受信機の配置及び光受信機に配置するレンズのField-of-Viewを導出する、配置アルゴリズムについて提案を行った。これらの要素技術については昨年度構築した海中光通信路モデルを考慮し、理論解析・数値評価を行った。