01Atmospheric propagation
大気ゆらぎの観測と物理特性の解析
屋外の水平・斜め光伝搬実験を通じて、受信光強度の変動、時間相関、開口平均効果などを評価する。異なる伝搬条件における大気ゆらぎの特徴を調べる。
実大気実験受信強度変動時間相関
RESEARCH KEYWORDS
Free-Space OpticsAtmospheric TurbulenceMachine LearningAdaptive Optics
OUR VISION不確かな大気を、
不確かな大気を、
理解できる通信路へ。
レーザ光は、宇宙と地上を高速につなぐ有力な手段である。一方で、大気中を伝わる光は、わずかな屈折率の変化によって強度や波面が乱される。
私たちは、この変動を単なる障害として扱うのではなく、測定して特徴を理解し、予測し、通信システムの中で対処できる現象として捉える。屋外での光伝搬実験、時系列解析、光学計測、信号処理、通信実験を組み合わせることで、宇宙光通信・地上光無線通信に必要な基礎的知見と技術の蓄積を目指す。
観測から予測へ。予測から補償へ。
光伝搬の理解と通信技術の開発をつなぐ。
光伝搬の理解と通信技術の開発をつなぐ。
RESEARCH AREAS
主な研究テーマ
大気を通過する光のふるまいを測定することから、光通信の品質を高めるアルゴリズムや評価環境の開発まで、横断的に研究している。
02Machine learning
機械学習による受信強度の短時間予測
GRUなどの時系列モデルを使い、受信強度変動がどの程度先まで予測可能かを調べる。予測可能性と大気の時間相関の関係、推定の根拠、リアルタイム処理への展開を検討する。
GRU / 時系列解析予測限界説明可能性
03Wavefront & reciprocity
波面計測・双方向伝搬・補償光学
Shack–Hartmann波面センサなどを用いた光の位相ゆらぎの計測を進めるとともに、双方向に伝搬する光の変動の相関や相反性を調べる。補償光学や光ファイバ結合への応用も視野に入れる。
波面センサ双方向相関補償光学
04System implementation
光チャネル模擬と通信性能評価
大気ゆらぎによる受信強度変動を実験室で再現する光チャネル模擬装置を試作し、光通信方式・変復調・誤り訂正などの伝送品質を再現性よく評価する方法を研究する。
チャネルエミュレータ通信実験誤り率評価
関連する研究領域： 衛星–地上間光通信、空間量子鍵配送、物理レイヤセキュリティ、誤り訂正符号、非地上系ネットワーク（NTN）など。
OUR APPROACH
実験と理論、そして実装をつなぐ。
通信路を実際に測り、物理的特徴を読み解き、変動を予測し、制御や通信システムへ展開する。基礎的な理解と応用を往復する研究アプローチである。
01
観測屋外伝搬実験
データ取得
02
理解統計解析
物理モデル
03
予測機械学習
適用条件
04
補償・制御波面・信号処理
技術の検討
05
評価伝送品質
システム実証
RESEARCH FOCUS変動は、どこまで
変動は、どこまで
予測できるのか。
大気中を伝搬した光の受信強度は不規則に変動する。しかし、短い時間幅では、直前の変化に手がかりが残る場合がある。時間相関・物理パラメータ・予測モデルを比較し、予測できる条件と限界を解明する。
RECEIVED OPTICAL INTENSITYCONCEPTUAL VISUALIZATION
※ 研究内容を説明するための模式波形であり、実測値・予測性能を示すものではない。
EXPERIMENTAL ENVIRONMENT
研究・実験環境
計測・解析・実装を同じ研究サイクルで扱うため、屋外伝搬実験と光学計測、電子回路・信号処理の試作を組み合わせている。
01 / FIELD EXPERIMENTS
屋外光伝搬実験
水平伝搬・斜め伝搬などの実環境で、受信強度変動や時間相関を観測。伝搬路や観測条件による違いを解析する。
02 / WAVEFRONT SENSING
光学・波面計測系
受光光学系、波面センサ、到来角計測などを用いて、強度だけでなく空間的な光の変動も調べる。
03 / CHANNEL EMULATION
光チャネル模擬・評価系
可変光減衰器、電子回路、時系列波形生成などを組み合わせて大気ゆらぎを模擬し、通信品質を評価する。
図は設備の種類を示す模式図。実際の装置構成を表したものではない。実験写真や計測例は公開許可を確認したうえで追加する。
RESEARCH OUTPUTS
研究成果・業績
論文、学会発表、研究課題などの業績情報は、研究者プロフィールサービスに集約して公開している。最新の情報は以下のリンクから参照。
ACADEMIC PUBLICATIONS
Google Scholar
学術論文や引用情報など、論文を中心とした研究業績を確認できる。
Google Scholarで見るRESEARCHER PROFILE
researchmap
論文・講演・学会発表、研究課題や経歴など、研究活動の情報を確認できる。
researchmapで見る外部サイトが新しいタブで開く。掲載内容や更新日は各サービスに準ずる。
RESEARCHER
研究者紹介
竹中 秀樹Hideki Takenaka
東京都立大学
システムデザイン学部 航空宇宙システム工学科
助教・博士（工学）
空間光通信、衛星–地上間光通信を専門とし、大気ゆらぎの観測・予測、誤り訂正符号、量子通信・物理レイヤセキュリティなどに取り組んできた。現在は、光伝搬の実験的理解と、予測・補償・通信品質評価を結びつける研究を進めている。
CONTACT & COLLABORATION衛星光通信の未来を、
衛星光通信の未来を、
ともに考える。
空間光通信や光伝搬計測、予測・補償アルゴリズム、通信技術に関する研究交流・研究相談は、大学公式の連絡先を通じてお願いしたい。