2023-01-04 マサチューセッツ大学アマースト校
・ マサチューセッツ大学アマースト校とオランダ・デルフト工科大学(TU Delft)が、人間の身体をアンテナとして利用して可視光通信(VLC: visible light communication)のエネルギーを捕獲する、Bracelet＋」を開発。
・ 5G 無線通信技術の活用は始まったばかりだが、世界ではすでに次世代 6G 無線通信技術に向けた研究が進行中。光で情報を送る VLC は、6G ネットワークで期待されている技術。
・ 毎秒一万回のオン・オフ切替えが可能な LED の光を利用して情報を送信する VLC 技術の利点は、LED 電球を使用する家や車、街灯等によるインフラの遍在。LED を通じて送信されるデータは、スマートフォンやタブレット等のカメラを搭載したあらゆるデバイスがレシーバとなって受信できる。
・ 同大学では、LED の「サイドチャネル RF 信号」の放出により、VLC システムに著しいエネルギーの「漏れ」のあることを過去の研究で報告している。本研究ではこのような RF 信号を廃棄エネルギーとして回収・活用する方法を検討した。
・ 最初に設計した銅ワイヤのコイルアンテナによる RF エネルギー回収効率の最大化において、アンテナの触れる物体により効率が変化することを発見。プラスチックや木材、壁や PC 等のあらゆる材料との接触を試みた結果、人間の身体に接触した場合では、コイルのみの場合に比べて 10 倍超の RFエネルギーを回収できることを確認した。
・ 「Bracelet＋」は、シンプルな銅ワイヤのコイルで、指輪、アンクレットやネックレスのように装着できるが、前腕上部でのブレスレットのような装着がエネルギー捕獲と着用性の良好なバランスを提供できる。
・ 50 セントを下回る低コスト設計だが、低いサンプリング周波数やスリープモード時間が長いため微量な電力のみで作動する、オンボディの医療モニタリングセンサーに十分なマイクロワット規模の給電が可能となる。
URL: https://www.umass.edu/news/article/next-generation-wireless-technology-may-leverage-human-body-energy
＜NEDO海外技術情報より＞
関連情報
ACM Digital Library 収録論文(フルテキスト）
Bracelet+: Harvesting the Leaked RF Energy in VLC with Wearable Bracelet Antenna
URL:https://people.cs.umass.edu/~minhaocui/sensys22.pdf?_gl=1*1rmgwq6*_ga*NDQ3NDY5ODcw
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ABSTRACT
Visible Light Communication (VLC) is widely considered a promising technology for the coming 6G networks. Recent studies show that a VLC transmitter not only emits visible light signals but also leaks RF signals during the transmission. In this work, we devote effort to harvesting the free leaked RF energy from VLC transmissions. We observe that the surrounding objects could help a coil antenna harvest significantly more RF energy. Based on this observation, we propose our system Bracelet+, which involves the human body in the harvesting system to increase the harvested power. After careful analysis of the influence of the human body on the harvested power, we prototype the coil antenna as a bracelet that achieves both high harvested power and convenience for wearing. The average power of the RF energy harvested by our design is 10× larger than that of the conventional coil antenna, without causing any interference to the communication of VLC systems. The harvested power can reach up to micro-watts in our tested scenarios. Such a micro-watt level of harvested energy has the potential to power up ultra-low-power sensors such as temperature sensors and glucose sensors.
