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．

This study aims at the realization of high-speed optical wireless communication mode, which can save power, transmit data over long distances, and simultaneously communicate with multiple machines. The identification of multiple transmission offices and the identification of network channels are the symbol division multi-dimensional access (CDMA). Code Division Multiple Access) Technology and Mid-Range Parallel Configuration Multiple Mid-Range Devices Multiple Mid-Range Access Multiple Mid-Range Access Multiple Mid-Range MIMO (Multiple-Input and Multiple-Output) technology for the realization of the results.CDMA series of series of mathematical upper bound, series of orthogonal series of optical communication design. Signal to Noise (SN) ratio is higher, and communication performance is higher. In addition, the complexity of signal processing at the same time, the problem of loop size and power increase, the problem of miniaturization and power saving, and the implementation of practical systems are pointed out. In order to reduce the influence of time delay, Pulse Position Modulation (PPM) is proposed for optical CDMA system. The analysis of BER characteristics of long distance transmission mode and parallel AF (Amplify and Forward) mode and parallel DF (Decode and Forward) mode. A new zero-correlation interval (ZCZ) of even length was proposed last year. In order to reduce the complexity of signal processing, circuit size and power consumption. The results of this study are expected to be published in the future at the international conference in China.

项目成果

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

多相ZCZ符号のマッチドフィルターバンクの設計について

多相ZCZ码匹配滤波器组的设计

• 发表时间: 2019
• 作者: 黒田翔;松元隆博;井田悠太;松藤信哉
• 通讯作者: 松藤信哉

Transmission Experiment of Optical ZCZ-CDMA System Using 2- or 4-PPM

使用 2- 或 4-PPM 的光 ZCZ-CDMA 系统传输实验

• 发表时间: 2019
• 期刊: Proc. of the 2019 International Workshop on Electronics, Information and Communication (IWEIC2019)
• 作者: Kazuto OKAWA;Takahiro MATSUMOTO;Hideyuki TORII;Yuta IDA;Shinya MATSUFUJI
• 通讯作者: Shinya MATSUFUJI

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