Comprehensive Research Organization早稲田大学 総合研究機構

その他

ワイヤレス通信研究所【第Ⅱ期】【活動終了】
Wireless Communication Laboratory(WCL)

【終了】2011~2014年度
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研究テーマ

(1)自由空間光(レーザ、LED)を利用した次世代ワイヤレスシステムの設計、研究実用化
レーザ光による情報通信方式の検討
屋外屋内間アクセス方式の検討
大気変動による影響を軽減する追尾方式の検討
光ファイバ導光方式の研究
屋内LED照明光を利用した全2重通信方式研究
屋内可視光・赤外線切替方式の研究
照明光ハンドオーバ方式の研究
(2)電波を利用した応用技術の設計および開発
自然災害発生時に強いインフラ網の検討
非常時緊急通報と危機管理システム
情報セキュリティ方式研究
知的所有権の管理方式の研究
(3)人に安心と安全を与えるワイヤレス応用システム、
身障者や高齢者用アクセシビリティ環境に適用する
情報通信技術
(4)標準と教育に関する国際標準化のガイドラインの作成

分野:科学

研究概要

1.研究の所在
近年、インターネットやスマートフォンの普及、YouTubeによる情報発信、FacebookやTwitterなどソーシャルネットワーキングサービスの登場により、時々刻々膨大な情報がネットワークを介して行われている。また、地上デジタル放送の開始も加わり、家庭やユビキタス環境に大容量のマルチメディア情報が注ぎ込まれている。これらの情報流通の担い手として光ファイバが導入されているが、河川および鉄道や道路交通網の横断等、地域や地形によっては光ファイバの導入困難地域もある。このような環境ではワイヤレス技術の導入が有効であるが、とりわけ、超高速通信には光無線(OpticalWireless)技術が有効である。このような背景のもとでワイヤレス応用研究所では、光・電波を利用するワイヤレス通信技術の研究ならびに応用システムの研究開発を行っている。
昨年までの研究成果は
(1)大阪大学との共同研究で波長多重(WDM)技術を用い光ファイバ無線信号を伝送するRoFSOシステムを構築し、地上デジタル放送、3G携帯システム通信、WiMax、WiFi信号の同時双方向通信を実験により確認した。
(2)Pisa(Italy)の実験ではNICT、サンタナ大との共同研究によりワイヤレス環境で400m区間を1。28Tbps世界最高速の超高速伝送を実現し、無線区間でテラビット伝送の可能性を確認した
一方、LED照明を利用した研究では、“光があるところではどこでも通信ができる”環境を目指す。特に、新設のLED照明導入時に加え、既存照明光源を含めた次世代可視光通信方式を検討する。これまで近距離赤外線通信の応用研究を進め、NTTdocomoSHARPとの共同研究により、携帯電話に4Mbpsの情報通信可能なP2P通信を開発し、IrDA標準化を実現した。現在携帯電話の赤外線通信として住所録、電話番号、スケジュール等の情報交換に利用されているまた、高速化の研究を進め、1m以内の短距離で100Mbps、1Gbpsの研究を実験により確認した。

2.今後の展望
光ファイバ網とのシームレスな接続を実現する光無線システムを開発するため、空間から光ファイバへ受光した信号光を導光する際に課題となる大気ゆらぎの実験的解析を行うと共に、大気ゆらぎの性質を明らかにした。また、フル光接続を実現する次世代光無線システムを提案し、大気ゆらぎを抑圧する高速追尾を行う光学システムを搭載した光無線装置を開発した。提案方式の長期運用評価実験を行い、光・電気変換を伴わない光無線システムを安定的に動作できること、従来の光無線システムでは実現できなかったDWDM通信や1Tbps通信などが実現できることを示した。今後は距離と大気の影響との関係、追尾制御の安定性等を明らかにする必要がある、
可視光通信では屋内において、複数の情報機器が混在する環境になる。これらの環境における利用シーンから可視光線、赤外線、電力通信を含めたシステムアーキテクチャの明確化が必要である。

研究報告

【2011年度】
<研究業績>
1.学術論文
(1) M. Matsumoto et al.; “BER Evaluation of CDMA-Based Wireless Services Transmission over Aperture Averaged FSO Links” IEICE Trans. on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences, Vol.E94-A, No. 12,, pp 2753-2761, Dec. 2011.
(2) M. Matsumoto et al.;: “Characterization of atmospheric turbulence measured on terrestrial link” Journal of Computing, Vol. 5, No. 12, 1-6 , Dec. 2011.
(3) M. Matsumoto et al.;:”Transmission Analysis of M-ary PSK Multiple- Subcarrier Modulation Signals over Radio-on-FSO Channel with Aperture Averaging” SPIE Journal of Optical Engineering (OE),Vol. 50, No. 10, 105006 1-9, Oct. 2011.
(4) M. Matsumoto et al.;: “High-speed image detector appliance in free space optical communication” IET Image Processing, Vol. 5, No. 5, 356-362, Aug. 2011.
(5) M. Matsumoto et al.;: “Transmission Analysis of CDMA-based Wireless Services over a Turbulent RF-on-FSO Channel” IEEE/OSA J. of Optical Communication and Networking (JOCN), Vol.3, No.5, 475-486, May 2011.

2.招待講演・特別講演
(1) Mitsuji Matsumoto, “Next Generation Free-Space Optical System by System Design Optimization and Performance Enhancement (Invited) “, The 31th Progress in Electromagnetics Research Symposium 2012, 2A1, Kuala Lumpur, Malaysia , 28th, March, 2012.
(2) Mitsuji Matsumoto; “Evolution for Next Generation Ultra High-Speed Network by Optical Wireless Communication Links (Invited)”, The International Conference on Computer Applications (ICCA), University of Computer Studies, Special Invited Talk, Yangon, Myanmar May 2011
(3) Mitsuji Matsumoto .;, “Opening address”, ITU Kaleidoscope 2011, December 2011, South Africa
(4) 松本充司; “ITU-T Kaleidoscope 学術会議およびITU とアカデミア活動報告”, 2012年電子情報通信学会総合大会,企画セッションBI-5-4,岡山大学 2012年3月

3.受賞・表彰
(1) Mitsuji Matsumoto, et. Al.(最優秀論文賞第1位), ” Transmission Analysis of Digital TV Signals over a Radio-on-FSO Channel”, ITU Kaleidoscope 2011, December 2011, South Africa presented at the ITU-T Kaleidoscope Academic Conference, The Fully Networked Human? Innovations for Future Networks and Services (K-IDI 2011), Cape Town, South Africa., 2011年12月14日.
(2) Mitsuji Matsumoto, et. Al.(最優秀論文賞第3位), “A Hybrid MAC with Intelligent Sleep Scheduling for Wireless Sensor Networks”, ITU Kaleidoscope 2011, December 2011, South Africa presented at the ITU-T Kaleidoscope Academic Conference, The Fully Networked Human? Innovations for Future Networks and Services (K-IDI 2011), Cape Town, South Africa, 2011年12月14日.

4.学会および国際標準化活動
(1) Mitsuji Matsumoto et.al.; “Transmission Analysis of Optical OFDMA-Based Passive Optical Network Architecture Supporting Heterogeneous Services”, The 31th Progress in Electromagnetics Research Symposium 2012, Kuala Lumpur, Malaysia , 27th, March, 2012.
(2) Mitsuji Matsumoto et.al.;” Transmission Analysis of Digital TV Signals over a Radio-on-FSO Channel”, ITU Kaleidoscope 2011, December 2011, South Africa (Best paper award – First prize).
(3) Mitsuji Matsumoto et.al.;” A Hybrid MAC with Intelligent Sleep Scheduling for Wireless Sensor Networks”, ITU Kaleidoscope 2011, December 2011, South Africa
(4) Mitsuji Matsumoto et.al.; “Ubiquitous Learning Environments: Notions of Context, Application Scenarios and Reflective Stories”, In T. Bastiaens & M. Ebner (Eds.), Proceedings of World Conference on Educational Multimedia, Hypermedia and Telecommunications June 2011 (ED Media 20111), pp. 2366-2374) Chesapeake, VA: AACE, June 2011. (ISBN 1-880094-8904; Retrieved from http://www.editlib.org/p/38189.)
(5) Mitsuji Matsumoto et.al.; “Bit Error Rate Performance Analysis of Optical CDMA Time-Diversity Links over Gamma-Gamma Atmospheric Turbulence Channels”, Proc. of. Wireless Communications and Networking Conference (WCNC2011), 1932-1936, 28-31 March 2011.
(6) Mitsuji Matsumoto et.al.; “Transmission Analysis of CDMA-Based Wireless Services over Turbulent Radio-on-FSO Links using Aperture Averaging”, in Proc. of. IEEE International Conference on Communications June 2011 (ICC 2011), 1-6 (2011) Optical Networks and Systems Symposium,
(7) 松本充司他,”室内自由空間光通信におけるWLAN信号伝送の実験的評価” , 2012年電子情報通信学会総合大会,一般セッションC-14-23,岡山大学 2012年3月
(8) 松本充司他,”地震による自由空間光通信への影響の検討”, 2012年電子情報通信学会総合大会,一般セッションC-14-24,岡山大学 2012年3月
(9) 松本充司他,”ガラス越し空間光通信信号の品質評価”, 2012年電子情報通信学会総合大会,一般セッションC-14-25,岡山大学 2012年3月
(10) 松本充司他,””自由空間光通信のテレビ信号伝送特性の検討”, 2012年電子情報通信学会総合大会,一般セッションC-14-26,岡山大学 2012年3月
(11) 松本充司他,””可視光通信における外乱光の影響に関する一検討” , 2012年電子情報通信学会総合大会一般セッションB-10-99, 岡山大学 2012年3月
(12) 松本充司他,” “可視光通信におけるちらつき防止の一検討” , 2012年電子情報通信学会総合大会,一般セッション B-10-101, 岡山大学 2012年3月
(13) 松本充司他,””低速可視光通信におけるちらつき発生の一検討” , 2012年電子情報通信学会総合大会,一般セッション B-10-100, 岡山大学 2012年3月
(14) 松本充司他,”避難所間災害情報システム構成の一提案”, 2012年電子情報通信学会総合大会,一般セッションB-20-20,pp. 688,岡山大学 2012年3月
(15) 松本充司他,””ゲームとコンテキスト要因を考慮した位置情報に基づく学習支援システムの一検討”,画像電子学会第260回研究会2012, No. 35., 佐賀, 2012年3月

5.国際標準化活動 (Standardization activities)
(1) M. Matsumoto: ITU-T International Conference Kaleidoscope 2011, Organizing Committee, Member, Programming Committee Track 1 Chairman 2011
(2) M. Matsumoto; “FSTP-RSDP: Proposed inclusion of another media conversion mode on Relay service”, ITU-T SG16 Contribution, Q26/16, No.784, 10 Nov. 2011
(3) M. Matsumoto :ITU-T SG16 Accessibility Liaison Officer (to JTC1 SWG-A)
(4) M. Matsumoto: Visible Light Communication Consortia, Vice President 2011
(5) M. Matsumoto: “Report of the ISO/IEC JTC1 SWG-A meeting (London, 1-4 March 2011)”, ITU-T SG16 TD 319 (PLEN/16), Geneva, 14 – 25 March 2011
(6) 松本充司他;”第4回ITU-Tカレイドスコープ学術会議報告”,日本ITU協会,ITUジャーナル,Vol.40,No.3,p37-42, 2012.3
(7) 松本充司他;”ITU-Tアクセシビリティに関するフォーカスグループの設立”,日本ITU協会,ITUジャーナルVol.41 No.10,p1-3,2011,10

所長

松本 充司[まつもと みつじ](理工学術院教授)

メンバー

【研究所員】
松本 充司(理工学術院教授)
嶋本 薫(理工学術院教授)
前原 文明(理工学術院教授)
宇高 勝之(理工学術院教授)

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