信号処理アルゴリズム、フリースペース光テストで擾乱改善

January, 11, 2023, Glasgow--アストン大学(Aston University)の研究チームは、最適化光ビームが、フリースペース光通信(FSO)で大気乱流への対処に有用であることを確認した。継続的干渉キャンセルアルゴリズムがテストでは使われた。研究は、高速FSO通信を現実に一歩近づけた。

新しい信号処理アルゴリズムが、フリースペース光実験で乱流の影響緩和に役立つことが示された。
　アストンのフォトニック技術研究所とグラスゴー大学の研究チームは、商用入手できるフォトニックランタン、商用トランスポンダ、空間光変調器を使い、乱流を模倣した。連続干渉キャンセルデジタル信号処理を適用することでチームは記録的な結果を達成した。
　研究成果は、IEEEのLightwave Technologyに発表されている。

フリースペース光技術は、テレコムあるいはコンピュータネットワーキング向けに、われわれの周囲の大気、いわゆる「フリースペース」でデータを光としてワイヤレスに伝送する。FSO技術は、高価なファイバケーブル層を必要としないので、既存のインフラストラクチャが制約される場所に通信提供する開発と見なされている。

しかしデータは光パルスとして送信されるので天候条件が問題の原因となり得る。明るく晴れた日、あるいは濃霧は、光ビームを回折あるいは、きらめかし、データが失われる原因となる乱流を起こす。

研究チームは、いわゆるフォトニックランタンを使って空間的に様々に成形された光ビームを利用しデータ信号を同時多数伝送した。乱流がビーム形状を変えるので、一つの単純な形状だけか伝送、検出されると、信号が失われることがよくある。しかし、第二のランタンを使ってこれらの形状の光を検出することで、受信器により多くの光が集まり、元のデータが解読できる。これは、ＭＩＭＯデジタル信号処理として知られる技術であり、これは受信データ品質への大気の影響を著しく低減できる。

アストン大学、Andrew Ellis教授は、「単一ビームを使うと、単一ビームが伝送されるとき、暑い晴れた日と同じ乱流が、50%の確率で信号を破壊した。同じテレスコープで異なる形状のマルチビームを伝送し、ことなる形状を検出することで、可用性を99%以上に高めるだけでなく、500Gbit/s以上に容量増とした。つまり500以上の超高速ピュアファイバブロードバンドリンクである」と説明している。

FSO技術の実世界アプリケーションを研究するプロジェクトは、現在、南アフリカで進行中である。アストン大学とグラスゴー大学の研究者が、ヨハネスブルクのUniversity of the Witwatersrandと協働して、非公式新開地のコミュニティや恵まれない地域の学校にインターネットアクセスを提供しようとしている。

Fibre Before the Fibre Projectの目的は、ケーブルを敷設することなく、Pure-Fibre接続のインターネット性能を提供することである。それは、フリースペース光通信しシステムを利用する。これは、ワイヤレス光見通し線信号を使い、遠隔サイトを裕福な近隣のファイバソースに接続することができる。Ellis教授は、「プロジェクトにおけるわれわれの役割は、FSOが学童に与える影響や教育的メリットを見ることである。子どもたちは、最終的にインターネットにアクセスできるようになる」とコメントしている。

(詳細は、https://www.aston.ac.uk)