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ホーム光無線融合通信技術を用いた5G MIMO信号中継伝送システム
SDGsの分類
研究テーマ
IT・IoT・AI・ロボティクス
学科の分類
工学部電子情報システム工学科

光無線融合通信技術を用いた5G MIMO信号中継伝送システム

工学部

電子情報システム工学科

情報通信研究室

周虹 教授

共同研究者

熊本和夫
5GMIMO光無線融合通信

1本或いは少数本のRoF(Radio on Fiber)リンクで超高速5G MIMO無線情報信号を中継することにより、特に僻地や過疎化地域における5G基地局の設置数を減らし、5Gネットワークの構築及び運営コストを削減して、僻地や過疎化地域への5G通信サービスの普及に貢献します。

研究目的

山間部や離島等のような僻地や過疎化地域では,基地局を構築し運営するには,経済性が悪いので、情報通信ネットワークの構築が進まず ⇒大きな情報デバイト

一つの解決策として、無線信号を光回線(RoFリンク)で中継する光無線中継伝送システムの利用が挙げられます。中心地域にのみ基地局を設置し,中心地域と山等で隔てられる遠隔地域は光無線中継伝送システムで基地局と接続され、各遠隔地域は中心地域の基地局にカバーされるので,それぞれの基地局を設置する必要がなくなり、基地局の数が大幅に減少され、通信システムの建設・運営費が抑えられます。

従来の光無線中継伝送システムの問題点: 複数の送受信アンテナで超高速情報通信を行う5G MIMO無線通信の場合、送受信アンテナ本数分の多数のRoFリンクが必要 

 ⇒情報通信システムの構築コストが依然高い 

本研究の狙い: 1本或いは少数本のRoFリンクで超高速5G MIMO無線情報信号を中継し、僻地や過疎化地域での情報通信ネットワークの構築及び運営コストを削減し、情報デバイトの解消に貢献します。

提案中継伝送システム

・従来の中継伝送システム

5GMIMO信号を中継するために送受信アンテナ本数分の多数のRoFリンクが必要

⇒ システムの構築コストが高い

・提案システム1: STBC技術を利用したシステム

時空間符号化(STBC)技術を利用すれば、複数の送信アンテナからの信号が互いに直交して1本の信号に合成されるので、1本のRoFリンクで中継伝送できる

⇒ システムの構築コストが低い

・提案システム2:SM技術を利用したシステム

空間変調(SM)技術を利用すれば、複数の送信アンテナから毎回1本のアンテナを選んで信号を送出するので、1本或いは少数本のRoFリンクで中継伝送できる

⇒ システムの構築コストが低い

提案中継伝送システムの性能

・従来の中継伝送システムと比べ

1本のRoFリンクの場合:同程度の通信効率と通信品質を実現

複数本(<アンテナ数) RoFリンクの場合:同程度の通信効率と遥かに高い通信品質を実現

・通信システムの構築コスト削減効果: 顕著

(例: 送信アンテナ数が4、遠隔地域数が5の場合)

  従来システム:20本のRoFリンク

  提案システム:5本のRoFリンク

     (1地域1本のRoFを利用する場合)

論文

「A Novel Relay Transmission System Combining STBC-MRC and RoF」(2015)AlhababiAbdulsatar『Proc. of 2015 International Workshop on Electromagnetics (iWEM2015)』

「Proposal and Analysis of Novel Fiber-optic Relaying Schemes for MIMO Mobile Communication」(2017)KumamotoKazuo『Proc. of IEEE 2017 International Topical Meeting on Microwave Photonics (MWP2017)』p.1-4.

「A Study on Fiber-Optic Relaying Scheme Using Spatial Modulation for MIMO Transmissions」(2018)KitamuraIkuya

研究者INFO: 工学部 電子情報システム工学科 情報通信研究室 周虹 教授

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一般教育科数学教室の教育と研究

数学教室では専任教員6名にロボティックス&デザイン学部専任教員1名と非常勤講師を加えて各数学科目の担当を行っている。ここでは教育センターのことも含めて実状は語れないので教育センターにも触れる。数学科目に関しては特に初年次教育に重点を置き、「解析学I」「解析学I演習」という接続科目を設定し、教育センターと連携しながら数学教室専任教員も担当するという形をとっている。講義と演習を連携した上で、必要ならば「学習相談」という自由に質問できる時間を設け、さらに、学習が不十分な学生に対しては教育センターでチューターによる対応を行い、「基礎力向上講座」も開講している。これらの接続科目は教育センターと共同で運営している。1年次科目「解析学 II」「解析学 II 演習」「解析学 III」「解析学 III 演習」「線形代数学 I」「線形代数学 II」に対してもある程度同様に対応しているが、ここからは主に数学教室の担当となる。なお、学科によって履修時期や若干の内容の違いはある。次に、2年次以上に対しては「工学の基礎」「数理科学と教育」というカテゴリーで数学科目(別記)を担当し、講義に対応する演習科目は設定していないが、「数学教室学習相談」で質問の対応している。科目に関しては自由選択であり、微分方程式、確率統計、複素解析などの分野の科目を設定し担当している。研究については、個人研究を中心に行っている。

権 淳日

地震から私の家を守ろう!

昔から甚大な地震被害に見舞われた日本では,地震から人命や財産を守るための努力を怠らず続けてきており,現在の耐震技術は世界の最先端となっている。これらを踏まえ,地震により被災した建物を対象として,実験および解析に基づきその損傷量や残存耐震性能を評価する。また,特定国の文化や環境を考慮した新型建築構造システムの開発およびその構造性能評価に取り組んでいる。

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一般的に熱中症危険度の指標として湿球黒球温度(WBGT)が使用されています.WBGTは携帯型の機器ですぐに測定できる簡便さがある一方,経験的な指標(めやす)で物理的な根拠に乏しいという欠点がありました.今回学生たちの実験を基に考案されたPESは,ヒトの熱の出入りの数理的な計算(人体熱収支モデル)が基になっており,脱水による体重減少率という定量的な指標で熱中症リスクを評価できます.さらに評価方法も,①気象台のデータから計算 ②WBGT計のような装置で現場で測定 ③WBGT値から推定 と3パターンのバリエーションで使え,物理的な根拠の明確さと実用性を兼ね備えたものになっている点が新しい手法です.

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