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ともなりわかはら
4 years ago
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1 情報通信研究機構小山泰弘近藤哲朗市川隆一関戸衛川合栄治

2 測地 VLBI 観測技術を総務省の電波行政に応用地上の無線局の位置の推定電波監視電波の使われ方の把握電波源の強度分布としての面的な状況把握将来周波数資源の有効活用に活用することに貢献電波利用料による研究開発のスキームを活用平成 19 年度新規研究開発課題として提案研究計画期間を 4 年間として総務省が NICT に研究開発を委託 ( ただし契約は単年度ごと )

3 電波の監視及び規正並びに不法に開設された無線局の探査電波監視施設の整備運用電波のより能率的な利用に資する技術としておおむね 5 年以内に開発すべき技術に関する研究開発電波資源拡大のための研究開発既に開発されている電波のより能率的な利用に資する技術を用いた無線設備について無線設備の技術基準を定めるために行う試験及びその結果の分析周波数ひっ迫対策のための技術試験事務

研究課題 : 広域電波強度分布測定技術の研究開発地域的に広がったエリアにおける電波利用実態を的確に把握

(VLBI) 研究開発成果を地上の電波強度分布推定に応用しこれまでにない新しい電波環境計測技術の開発を目指す

実現を目指すシステムと研究開発のイメージ広帯域フィード RF フロントエンド各種デジタル無線 LAN 等電波利用機器

4 研究課題 : 広域電波強度分布測定技術の研究開発地域的に広がったエリアにおける電波利用実態を的確に把握実際に利用可能な電波資源の明確化将来周波数利用計画を見直す際の基礎データを取得する技術の実現 NICT における電波干渉計 (VLBI) 研究開発成果を地上の電波強度分布推定に応用しこれまでにない新しい電波環境計測技術の開発を目指す広帯域に電波を受信しそのまま長時間記録できるシステムを実現することで多様な応用分野の開拓を図る実現を目指すシステムと研究開発のイメージ広帯域フィード RF フロントエンド各種デジタル無線 LAN 等電波利用機器アダプティブにデジタル処理を最適化受信データ取得データの集約受信データの合成分析受信データ取得データの集約分析データサーバ電波強度分布および各地点における電波利用状況の周波数分析 ( イメージ )

1024~2012MHz 2048MHz 2048Msps 8bits/sample VLBI 観測用高速 AD サンプラーをベースにして開発 8Gbps ~20TByte (

5 水素メーザー周波数標準 +GPS 時刻同期システム 100~1024MHz 測定部 1024~3000MHz 測定部 ( ディスコーンアンテナ等 ) BPF LNA A/D サンプラ記録システム 100~1024MHz PLO 2048Msps 8bits/sample 8Gbps ~20TByte BPF LNA A/D サンプラ記録システム 1024~2012MHz 2048MHz 2048Msps 8bits/sample VLBI 観測用高速 AD サンプラーをベースにして開発 8Gbps ~20TByte ( 広帯域ホーンアンテナと曲面反射鏡の組合せ等 ) BPF LNA A/D サンプラ記録システム 2012~3000MHz 1976MHz 2048Msps 8bits/sample 8Gbps ~20TByte PLO

6 電波強度 (dbm) 電波強度の周波数特性 ( 地点 A) 周波数 (MHz) 電波強度 (dbm) 地点 A 電波強度の周波数特性 ( 地点 B) 周波数 (MHz) 広帯域高感度受信ノード地点周波数ごとの電波環境強度時間変化環境電波強度 (dbm/mhz) 地点 A 420MHz 電波環境強度マップ (430MHz-440MHz) 2006/7/21 17:00:00-18:00:00 時周波数時間ごとの電波強度分布マップ環境電波強度 (dbm/mhz) 地点 A 880MHz 電波環境強度マップ (880MHz-890MHz) 2006/7/21 17:00:00-18:00:00 時地点 B 電波強度の周波数特性 ( 地点 C) 広帯域高感度受信ノード電波強度 (dbm) 周波数 (MHz) 地点 C

7 広帯域高感度受信ノード広帯域高感度受信ノード地点 A 電波源 A 地点 B それぞれの電波源から受信ノードへの電波の到達時間差から電波源の位置を分離して把握する手法の研究開発 A B 電波源 B 地点 D 地点 C 到達目標 : 一辺 500m 以上の正方形フィールドにおいて 10MHz の帯域の電波源位置を 30m 程度の精度で推定しかつ 2 つ以上の電波源の位置を分離して把握する

8 人工的に微弱電波を発生させ既存の VLBI 観測局を用いて受信し遅延時間を測定できることを実証微弱電波無線局 3m の距離で電界強度が 35μV/m 以下 (300MHz~) = 半波長ダイポールアンテナ ( 利得 2.15dBi) で送信する場合の送信電力に換算して -66.4dBm (0.23nW) 以下無線局としての免許不要

9 試験電波送信系 VLBI 観測用ベースバンドコンバータアンプ + アッテネータ ( レベル調整 ) 受信機ノイズ (0~8MHz) FM 変調信号入力シンセサイズド信号発生器 (SG) f 0 =8308MHz FM 変調信号 (-15.4dBm) 可変アッテネータ (40dB) Gain = 2.60dBi (@8408MHz) -66.9dBm 伝送減衰 =11.5dBm

10 11m アンテナ 2.4m アンテナ 11m 2.4m 34m アンテナ +2.4m アンテナ

送信電波変調パターン出力 (dbm) 0-10 -20-30 -40-50 -60-70 -80-90 -100 観測帯域 =8MHz FM-0dBATT RBW 10KHz VBW 100Hz SWP 1.

11 送信電波変調パターン出力 (dbm) 観測帯域 =8MHz FM-0dBATT RBW 10KHz VBW 100Hz SWP 1.3s 周波数 (MHz) 遅延時間サーチ関数 ( 相互相関関数 ) 34m-11m 基線 SNR=98.2 積分時間 =4 分出力 (dbm) FM-10dBATT 観測帯域 =8MHz RBW 10KHz VBW 100Hz SWP 1.3s 周波数 (MHz) SNR=121.8

12 送信電波変調パターン出力 (dbm) 観測帯域 =8MHz FM-0dBATT RBW 10KHz VBW 100Hz SWP 1.3s 周波数 (MHz) 遅延時間サーチ関数 ( 相互相関関数 ) SNR= m-11m 基線 SNR= m-2.4m 基線 SNR= m-2.4m 基線

13 1. 高感度広帯域受信系の開発 2. 高時刻精度高速 ADサンプラーの開発 3. データ記録システムの開発 4. 電波強度分布可視化システムの開発

14 H19 年度に設計検討および試作 (2 式 ) 水素メーザー周波数標準 +GPS 時刻同期システム低周波数部受信系 10MHz 信号および 1PPS 信号 H19 年度は設計検討のみ 100~1024MHz BPF LNA A/D サンプラ記録システム 2048Msps ~8Gbps 10bits/sample 100~1024MHz( ディスコーンアンテナ等 ) ~20TByte 高周波数部受信系 BPF LNA A/D サンプラ記録システム 1024~2012MHz 2048MHz PLO 2048Msps ~8Gbps 10bits/sample ~20TByte 1024~3000MHz ( 広帯域給電系 ) BPF LNA A/D サンプラ記録システム 2012~3000MHz 1976MHz PLO 2048Msps ~8Gbps 10bits/sample ~20TByte 想定される受信系およびデータ取得系の構成

15 1PPS Analog Signal A/D ATMEL (2048Msps) 8bit FPGA VSI Max 4Gbps(2 本 64Mbps 32) 2048MHz 10MHz 2048MHz PLO Ethernet( 制御 FPGA 書換 ) ADS3000 の基本構成図 ADS3000 の外観

16 記録ユニットを構成する主要コンポーネント CPU Intel Xeon GHz Active Box (BX80563X5355A) (2 個 ) マザーボード Supermicro X7DBE RAIDコントローラ Highpoint RocketRAID 2340 メモリ Transcend TS256MFB72V6K-T(2 枚合計 4GByte) 起動ディスク 40GB 以上の2.5インチSATAディスク RAID-0 構成用 HDD Western Digital WD10EACS(16 台 )= 総容量 16TByte シャーシ T-Win RSC-3ED2-95R-SS2-2: ラックマウント可能な3Uシャーシ外部記録装置シャーシに内蔵できるDVD-ROMドライブネットワークコントローラマザーボード上のポート (2ポート) を利用する記録ターミナル用ラックの諸元ラックディスプレイその他の周辺機器 UPS 標準 19インチラック車輪を有し移動可能なもの 17インチ液晶ディスプレイ解像度 :1280x1024ピクセル 109 日本語キーボード (USB) マウス(USB3ボタンスクロールマウス) キーボード台付きモニターアーム CPU 切り替え機ネットワークスイッチ移動用ハンドル ACタップ固定棚その他ネットワークケーブルなど機器を接続するために必要なケーブル類 APC Smart-UPS 3000RM

17 測地 VLBI 観測技術を地上の無線機の位置計測等に応用する研究開発を開始した ( 平成 19 年度 ~ 平成 22 年度 ) 試験データ取得により基本的な概念を実証することに成功携帯電話基地局電波などの強い電波源を含む地域でかつマルチパスなどが複雑に発生している状況に適用した場合の解析方法など開発課題は多い測地 VLBI 観測技術を応用すると同時に新しくこの研究課題で開発するシステムが将来の測地 VLBI 観測技術 (VLBI2010) の研究開発にフィードバックできることを期待測地 VLBI 観測処理システムの研究開発広域電波強度分布計測技術の研究開発

平成19年度・地球工学研究所の知的財産に関する報告会－資料集

平成19年度・地球工学研究所の知的財産に関する報告会－資料集地盤環境モニタリングの広域化とコスト低減のための無線センサネットワークの実用化に関する検討地球工学研究所地圏科学領域池川洋二郎 Email:ikegawa@criepi.denken.or.jp 1 背景と目的背景 : 豪雨, 地震などによる斜面災害に対する維持管理や減災技術の適用による効果や機能をモニタリングにより評価することが重要である. 必要性 : モニタリングの広域化と, 低コスト化が可能な技術開発が望まれる.

（ 案 件 名 ）

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