| 講演名 | 2019-08-28 高速水中音響通信の研究開発 志村 拓也(海洋研究開発機構), 出口 充康(海洋研究開発機構), 樹田 行弘(海洋研究開発機構), 渡邊 佳孝(海洋研究開発機構), |
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| 抄録(和) | 水中の音響通信では、空中の電波通信と比べて、マルチパス波による干渉やドップラーシフトの影響が桁違いに大きく、使用できる周波数帯域は桁違いに狭い。こうした問題に対し、水平方向の通信においては、マルチパス波を収束させることで逆に利用するTime-Reversal DFEが有効である。さらに、その収束効果によって、マルチパス干渉と同時にチャネル間干渉を除去するAdaptive Time Reversalという手法がある。著者らは、このAdaptive Time-Reversal DFEによるMultiple-input/Multiple-Output (MIMO)通信の研究を進めており、水槽試験を行ってその有効性を検証した。その結果、比較のために行ったOrthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)によるMIMO通信では、送信チャネル数を増やすと復調が破綻するのに対し、Adaptive Time-Reversal DFEによるMIMOでは、チャネル数を増やしてもチャネルあたりの周波数利用効率が低下せず、16.7bps/Hzで5×12のMIMO通信を達成することができた。一方、深海探査のための有人潜水船やAutonomous Underwater Vehicle (AUV)との通信の場合には、垂直方向となるため、マルチパス干渉の影響はほとんどない。そのため、こうしたビークルとの通信には、DFEを採用した装置の開発を進めている。有人潜水船しんかい6500に搭載する通信装置開発のために行った実証試験では、OFDMでは、ドップラーシフトの影響のため、高速通信を確立することは難しいという結果になったのに対し、DFEでは、69.2kbpsという高速通信を安定して行うことができた。 |
| 抄録(英) | In underwater acoustic communication, effects of multipath interferences and Doppler shift are much larger than those in radio communication in air, and available bandwidth is much narrower. To these problems, it was demonstrated that time-reversal decision feedback equalizer (DFE) is effective especially in horizontal communication because multipath signals are collected and utilized. Additionally, adaptive time reversal was proposed to suppress co-channel interference as well as multipath interference by using the focusing effect. In this study, adaptive passive time-reversal DFE is applied to multiple-input/multiple-output (MIMO) communication and its effectiveness is investigated in tank experiment. As results, in case of using orthogonal frequency division multiplexing (OFDM), it is impossible to increase the number of MIMO transmitter channels. In the meantime, in case of using adaptive passive time-reversal DFE, the spectral efficiency is not degraded as increasing the number of channel and it is possible to achieve 5×12 MIMO communication at the efficiency of 16.7bps/Hz. On the other hand, in vertical communication with an autonomous underwater vehicle (AUV) or a manned submersible in deep water, there is little multipath interference. Thus, development of communication system adopting DFE are promoted for such vehicles. In the verification test to develop communication system for a manned submersible SHINKAI6500, high-rate communication at the data rate of 69.2 kbps was achieved with DFE while it was impossible with OFDM. |
| キーワード(和) | 水中音響通信 / 時間反転 / 位相共役 / 判定帰還型等化器 / MIMO通信 / OFDM |
| キーワード(英) | underwater acoustic communication / time reversal / phase conjugate / adaptive time reversal / decision feedback equalizer (DFE) / multiple-input/multiple-output (MIMO) / orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) |
| 資料番号 | US2019-43 |
| 発行日 | 2019-08-21 (US) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | US |
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| 開催期間 | 2019/8/28(から1日開催) |
| 開催地（和） | 東京工業大学 大岡山キャンパス |
| 開催地（英） | |
| テーマ（和） | 水中音響，一般 (共催：海洋音響学会) |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | 近藤 淳(静岡大) |
| 委員長氏名（英） | Jun Kondo(Shizuoka Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 竹内 真一(桐蔭横浜大) / 三浦 光(日大) |
| 副委員長氏名（英） | Shinichi Takeuchi(Toin Univ. of Yokohama) / Hikaru Miura(Nihon Univ.) |
| 幹事氏名（和） | 土屋 健伸(神奈川大) / 小山 大介(同志社大) |
| 幹事氏名（英） | Takenobu Tsuchiya(Kanagawa Univ.) / Daisuke Koyama(Doshisha Univ.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 荒川 元孝(東北大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Mototaka Arakawa(Tohoku Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Ultrasonics |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 高速水中音響通信の研究開発 |
| サブタイトル（和） | Time ReversalによるMIMO通信の研究、しんかい6500搭載音響通信装置の開発 |
| タイトル（英） | Research and Development of High-Rate Underwater Acoustic Communication |
| サブタイトル（和） | Research on Time-Reversal MIMO Acoustic Communication and Development of Acoustic Communication System for Manned Submersible SHINKAI6500 |
| キーワード(1)（和/英） | 水中音響通信 / underwater acoustic communication |
| キーワード(2)（和/英） | 時間反転 / time reversal |
| キーワード(3)（和/英） | 位相共役 / phase conjugate |
| キーワード(4)（和/英） | 判定帰還型等化器 / adaptive time reversal |
| キーワード(5)（和/英） | MIMO通信 / decision feedback equalizer (DFE) |
| キーワード(6)（和/英） | OFDM / multiple-input/multiple-output (MIMO) |
| キーワード(7)（和/英） | / orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 志村 拓也 / Takuya Shimura |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 国立研究開発法人海洋研究開発機構(略称：海洋研究開発機構) Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology(略称：JAMSTEC) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 出口 充康 / Mitsuyasu Deguchi |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 国立研究開発法人海洋研究開発機構(略称：海洋研究開発機構) Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology(略称：JAMSTEC) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 樹田 行弘 / Yukihiro Kida |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 国立研究開発法人海洋研究開発機構(略称：海洋研究開発機構) Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology(略称：JAMSTEC) |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 渡邊 佳孝 / Yoshitaka Watanabe |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 国立研究開発法人海洋研究開発機構(略称：海洋研究開発機構) Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology(略称：JAMSTEC) |
| 発表年月日 | 2019-08-28 |
| 資料番号 | US2019-43 |
| 巻番号（vol） | vol.119 |
| 号番号（no） | US-184 |
| ページ範囲 | pp.33-38(US), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2019-08-21 (US) |