RZ光パルスを用いた UWBインパルス無線通信における空間雑音の評価電子システム工学専攻博士前期課程1回生稲本和久光エレクトロニクス研究室 Kazuhisa Inamoto 研究背景と課題近年大容量な無線通信が求められるなか,遠距離・大容量伝送を得意とする光ファイバと移動体通信が可能な無線通信を組み合わせた光無線融合システムが注目されている.我々は RZ光パルス信号の帯域を広帯域にわたって切り出すことにより通信を行うUWBインパルス無線(UWB-IR)通信を無線通信部分に用いることを検討している. UWB-IR通信とは RZ光パルス信号を超広帯域で切り出すことで搬送波を用いず通信を行う通信方式特徴アプローチ・目標 -40 ・ UWBハイバンド(7.25~10.25GHz)帯を用いて,ビットレート3.3GHzでの通信を検討・フェージングによるUWBハイバンド帯への影響の評価を行う -50 EIRP[dBm/MHz] ・高速な通信が実現可能・送受信系ともに簡単な構成で実現できる →送受信系の小型化、低コスト化、低消費電力化が実現可能・送信電力密度が-41.3dBm/MHzに制限される →遠距離の通信に向かない課題本研究で使用 -60 -70 3.4~4.8GHz UWBローバンド 7.25~10.25GHz UWBハイバンド -80 -90 -100 0 フェージング等の空間雑音の評価を行うことで通信品質の向上の検討・雑音による信号劣化の可能性 2 4 6 8 10 12 周波数[GHz] 日本でのUWBスペクトルマスク →空間雑音による影響の検討取組状況アイパターンの評価シミュレーション RZ光パルスを用いたUWB－IR通信の無線部分における空間雑音として周波数選択性フェージングによる影響をシミュレーションにより評価したアイ開口幅中央におけるビット値1の振幅の最小値とビット値0の振幅の最小値の差をアイ開口幅とするシミュレーション構成図アイ開口・スペクトル特性減衰の検討反射波に減衰を施し、アッテネータの値に対するアイ開口幅の特性を検討する 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 2 アイ開口幅ﾌｪｰｼﾞﾝｸﾞ無しのアイ開口幅・フェージングが無い時のアイ開口幅を1 として規格化・時間遅延を施した時のアイ開口幅と比較 0 0.1 0.2 Time Delay τ [ns] Eye hight[a.u.] Eye Hight[a.u.] アイ開口幅特性 0dB 10dB 20dB 1.5 ・高利得アンテナを用いた 1.5m伝送実験を行った・・実験より推定したノイズを UWB－IR信号に加えて測定 1 ・Q値が3,6となるアイ開口 0.5 高さを求めた・ 0 0.3 0 時間遅延τに対するアイ開口幅の変化時間遅延τを0sから0.3nsまで変化 0.05 0.1 0.15 0.2 Time Delay τ [ns] 反射減衰を施したときのアイ開口幅特性 0.25 Q値6 Q値3 伝送距離1.5mの無線伝送において・時間遅延τが変化するとアイ開口幅も周期的に変化・τ = 0.05ns,0.15nsのときにアイ開口幅が極大・τ = 0.12ns,0.24nsのときにアイ開口幅はほぼゼロ・最も信号を劣化させる時間遅延0.24nsのとき反射波の電力が約1.4dB以上減衰した場合、通信可能となるアイ開口高さが得られる・このとき、反射波の伝送距離は直接波の伝送距離の約1.2倍となるスペクトル特性まとめ RZ光パルスを用いたUWB－IR通信の無線部分における周波数選択性フェージングの影響をシミュレーションにより評価した τ = 0.05ns τ = 0.1ns τ = 0.15ns τ = 0.24ns アイ開口幅が最大のときと,開口幅がほぼゼロのときのスペクトルを評価・τ = 0.05nsのときのスペクトルには歪みは見られない・τ = 0.24nsのときのスペクトルでは周波数が8.3GHzのところでスペクトルが大きく下がり歪んでいる結果・時間遅延に対するアイ開口幅の特性とスペクトルの特性を示した・UWBハイバンドを用いた伝送レート3.3GbpsのUWB-IRにおいて伝送レートの整数倍(6.6GHz,9.9GHz)の中央となる8.3GHzのところで周波数スペクトルが劣化するときに信号の特性が悪くなることを示した・アッテネータの値が大きくなるにつれアイ開口幅は収束することを示し、 1.4dB以上の減衰で通信可能となるアイを得られることも示した今後の計画ビットレート3.3Gbpsの整数倍となる6.6,9.9GHｚの中間にあたる3.8GHzで逆位相となるときスペクトルに最も大きな劣化が生じる・信号劣化の原因の解析・新たな伝送路での空間雑音の評価