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簡便な構成で無線信号を高精度に制御
■北海道大学技術のご紹介（HK24-009） 無線通信における伝送容量の大容量化のために、高周波帯域の利用が進められており、基地局における信号処理の負荷の軽減が求められている。具体的には、デジタル光無線技術からアナログRoF(Analog Radio-over-fiber)技術への移行が検討されている。しかし、A-RoFでは基地局における電波の位相制御が困難である為、MIMO(Multiple Input Multiple Output)信号処理も集約局で行う必要がある。しかし、従来のA-RoF通信システムにおいて、アンテナ素子ごとの波長のA-RoF信号の位相を正確に制御する必要があるという課題がある。 本発明によって、波長依存性の影響を受けることなくA-RoF信号の位相を正確に制御するビームフォーミングのためのMIMO信号処理を可能にするMIMO信号処理デバイスおよび光無線通信システムを提供することが可能になった。
暗号化に用いる乱数列も暗号化し、高い安全性と高速性を両立
光秘匿通信に用いられる暗号として、光の量子雑音を利用したストリーム暗号(QNSC: Quantum Noise StreamCipher) が知られている。QNSCは、高速通信が実現できる量子暗号として期待されているが、強い光信号を利用するため、量子雑音による完全なマスキング効果が得られず、暗号化に用いる乱数列の一部の情報が盗聴者に漏れてしまう可能性があるという課題があった。本発明によって、高速伝送を得意とするQNSC信号を時間軸にも 拡散させ、データの振幅および位相の多値化に用いる乱数列の情報も暗号化することにより、従来のQNSCよりも安全性が高く、かつ高速伝送可能な光秘匿通信システムおよび光秘匿通信装置を提供することが可能になった。本発明は、送信部で生成したQNSC信号を共通鍵を用いて時間軸上にランダムに拡散させた上で送信し、受信部において、送信部との間で予め共有した共通鍵を用いて、正しいタイミングでQNSC信号を受信するよう構成されている。このように、暗号化に用いる乱数列も暗号化することにより、より高い安全性と高速性を兼ね備えた光秘匿通信を実現することができる。
システム間干渉を抑圧し、空間利用効率を向上
IoT社会では、あらゆるモノをインターネット等のネットワークに接続している。工場を例に考えると、有線ネットワークの末端は無線LAN等のアクセスポイントとなり、その先のモノへの接続は無線通信システムで行われている。このように、モノへのネットワーク接続のためには、無線IoT通信が重要となる。無線IoT通信には、アンライセンスバンドを使う無線LANやBluetooth等が多くの場合使われているため、システム間の干渉が生じ、スループットの低下や、リアルタイム性の欠如が発生するという課題があった。本発明によって、隣接する同一周波数帯を用いるシステム間干渉を抑圧し、空間利用効率を向上させることが可能となった。本発明の通信回路は、複数のセンサノードと無線通信を行うアクセスポイントが備えられていることを特徴とする。本発明では、センサノードの回転周期及び回転方向を計測し、各アクセスポイントから送出されるビームの向きを制御し、通信範囲に存在するセンサノードに対して通信を行う。これにより、隣接する同一周波数帯を用いるシステム間干渉を抑圧し、空間利用効率を向上させることができる。
