省電力IoT・無線給電
共同研究プロジェクト
大量のIoT機器の電池交換や配線を減らしたい
電波の反射を利用するBackscatter通信や、電波で電力を届ける無線給電を研究しています。端末の通信と電源の両面から、保守の負担を減らす方法を探ります。
こんな課題をご相談ください
- センサの数が増え、電池交換や配線の負担が大きくなっている
- 交換しにくい場所へ機器を置き、継続してデータを集めたい
- 通信の省電力化と給電方法を、機器全体として検討したい
端末の保守を減らすには、測定・計算・通信が使う電力と、いつデータを届ける必要があるかを整理することが出発点です。現場の運用に合わせ、省電力通信と無線給電の適用可能性を検討します。
研究のアプローチ
二つの方向から取り組みます。Backscatter通信は、入射した電波の反射を変えて情報を送る方式です。無線給電は、送信側から届けた電波を受信側で電力に変換します。通信に必要な電力を減らすことと、端末へ電力を届けることを組み合わせて考えます。
研究で扱っていること
Backscatterの通信制御では、複数端末の通信やWi-Fiとの共存を考慮する方式を数値解析で評価しています。複数IoT機器への無線給電では、届ける電力の効率と機器間の公平性を考慮し、端末ごとの必要量に応じた電力配分を研究しています。
実機への適用可能性は、端末の消費電力、設置位置、周辺環境で変わります。必要な測定や通信を続けられる条件を確かめることが、共同研究の中心になります。
共同研究で確かめたいこと
| 検討する条件 | 確かめること |
|---|---|
| 測定・通信の頻度と動作時間 | 端末全体が必要とする電力 |
| 端末の位置・向き・台数 | 受信電力と端末間の偏り |
| 同じ場所の無線機器 | 通信の成功率と共存条件 |
対象機器の電力測定から始めることもできます。設備監視や物品管理などを想定し、電池交換の間隔を延ばす方法と、無線給電を使う場合の構成を比較します。
関連する研究テーマ
- 電波センシング：機器を設置・装着する負担も含めて観測方法を検討します。
- 5G/6Gネットワークの計測・改善：設置環境の通信状態を把握します。
- ロボットと通信の協調：小型ドローンの飛行と電源・通信をつなげて考えます。
発表文献
このテーマに関連する論文誌・国際会議・研究会・全国大会などの発表を紹介します。題名・著者名は原文表記を保持しています。
論文誌・国際会議など
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[1]
複数のIoT機器へ効率よく電力を届ける
複数のIoT機器に対し、受け取れる電力の効率と機器間の公平性を考慮したマイクロ波給電を研究しています。
Shunpei Yamaguchi, Shunpei Ohira, Kazuhiro Kizaki, Takuya Fujihashi, Shunsuke Saruwatari, Takashi Watanabe. “Efficient and Fair Microwave Power Transfer for Multiple IoT Devices.” Journal of Information Processing, vol. 34, pp. 205–215, 2026-03-01. -
[2]
反射を利用する省電力通信の容量と信頼性
IoT向けのBackscatterネットワークで、多数の端末が通信するためのアクセス制御と通信の信頼性を研究しています。
Ousmane Zeba, Shunsuke Saruwatari, Takashi Watanabe. “MAC Protocols for High Capacity and Increased Reliability in Bistatic Backscatter Networks for Internet of Things.” Computer Networks, vol. 232, Art. no. 109770, 2023-08-01.
研究会・シンポジウムなど
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[3]田中 晴輝, 熊代 壮晟, 木崎 一廣, 藤橋 卓也, Abner Asignacion Jr., 鈴木 智, 杉浦 慎哉, 猿渡 俊介. 第116回モバイルコンピューティングと新社会システム・第87回ユビキタスコンピューティングシステム・第44回コンシューマ・デバイス＆システム・第33回高齢社会デザイン合同研究発表会, no. 4, pp. 1–7, 2025-09-17.
ドローンに対するマイクロ波無線給電の一検討
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[4]熊代 壮晟, 木崎 一廣, 藤橋 卓也, 杉浦 慎哉, 若土 弘樹, 渡辺 尚, 猿渡 俊介. 第114回モバイルコンピューティングと新社会システム(MBL) 第85回ユビキタスコンピューティングシステム(UBI) IEICE センサネットワークとモバイルインテリジェンス研究会(SeMI) 合同研究発表会, no. 1, pp. 1–8, 2025-02-27.
マイクロ波無線電力伝送における曲線回帰に基づくIRSの反射位相最適化に関する一検討
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[5]熊代 壮晟, 木崎 一廣, 藤橋 卓也, 猿渡 俊介, 渡辺 尚. 情報処理学会 マルチメディア、分散、協調とモバイル(DICOMO2024)シンポジウム, no. 1C-4, pp. 74–81, 2024-06-26.
IRSの反射位相パターン最適化アルゴリズムに関する一検討
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[6]小泉 亮介, 木崎 一廣, 藤橋 卓也, 猿渡 俊介, 渡辺 尚. 第109回モバイルコンピューティングと新社会システム（MBL）・第95回高度交通システムとスマートコミュニティ（ITS）合同研究発表会, no. 26, pp. 1–8, 2023-11-16.
Wi-Fiネットワークとの衝突を抑制するBackscatter MACプロトコルに関する一検討
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[7]田平 宙, 小泉 亮介, 木崎 一廣, 藤橋 卓也, 猿渡 俊介, 渡辺 尚. マルチメディア、分散、協調とモバイル(DICOMO2023)シンポジウム, no. 5D-3, pp. 795–801, 2023-07-06.
非同期方式Backscatter MACプロトコルに関する一研究
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[8]森 友絃, 大平 俊平, 藤橋 卓也, 田中 勇気, 濱政 光, 猿渡 俊介, 渡辺 尚. 電子情報通信学会センサネットワークとモバイルインテリジェンス研究会(SeMI), no. SeMI2022-92, pp. 1–6, 2023-01-19.
分散協調型電波電力伝送における位相最適化アルゴリズムの高速化に関する一検討
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[9]小西 陽平, Ousmane Zeba, 木崎 一廣, 藤橋 卓也, 猿渡 俊介, 渡辺 尚. 情報処理学会 第105回モバイルコンピューティングと新社会システム・第91回高度交通システムとスマートコミュニティ合同研究発表会, no. 17, pp. 1–7, 2022-11-18.
ケーブルレス分散協調型無線電力伝送システムの実装
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[10]小泉 亮介, 小西 陽平, 木崎 一廣, 藤橋 卓也, 猿渡 俊介, 渡辺 尚. マルチメディア、分散、協調とモバイル(DICOMO2022)シンポジウム, no. 5H-1, pp. 1070–1076, 2022-07-15.
信頼性を向上させる非同期方式Backscatter MACプロトコルの一検討
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[11]大平 峻平, 林 健太朗, 田中 勇気, 藤橋 卓也, 猿渡 俊介, 渡辺 尚. 情報処理学会モバイルコンピューティングとパーベイシブシステム(MBL)研究会, no. 5, pp. 1–7, 2022-03-07.
供給電力の公平性を考慮した複数デバイス同時電波電力伝送手法の検討
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[12]大平 峻平. 第41回OACISシンポジウム, p. 1, 2021-11-26.
CPC電力伝送における位相セットの時間割り当て手法に関する研究
全国大会など
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[13]市川 楽人, 大森 瑛介, 永田 温子, 熊代 壮晟, 木崎 一廣, 猿渡 俊介, 若土 弘樹. 電子情報通信学会 ソサイエティ大会, no. C-2B-02, p. 1, 2025-09-10.
大電力IRSの開発に向けたスイッチング単位セル設計の基礎検討
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[14]田中 晴輝, 熊代 壮晟, 木崎 一廣, 藤橋 卓也, 鈴木 智, 杉浦 慎哉, 渡辺 尚, 猿渡 俊介. 情報処理学会 第87回全国大会, no. 1ZA-03, pp. 1–2, 2025-03-13.
金属製チャンバー内でのマイクロ波無線給電によるドローンの飛翔実験
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[15]田中 晴輝, 熊代 壮晟, 木崎 一廣, 藤橋 卓也, 鈴木 智, 杉浦 慎哉, 渡辺 尚, 猿渡 俊介. 電子情報通信学会 ソサイエティ大会, no. B-15-11, p. 1, 2024-09-11.
無線電力伝送に向けたマイクロドローンの消費電力に関する初期的評価
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[16]熊代 壮晟, 森 友絃, 木崎 一廣, 藤橋 卓也, 猿渡 俊介, 渡辺 尚. 情報処理学会 第86回全国大会, no. 2Y-01, pp. 1–2, 2024-03-15.
IRSの反射位相パターン最適化における計算量削減に関する一検討
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[17]熊代 壮晟, 森 友絃, 小泉 亮介, 木崎 一廣, 藤橋 卓也, 猿渡 俊介, 渡辺 尚. 電子情報通信学会 ソサイエティ大会, no. B-15-19, p. 1, 2023-09-13.
IRS簡易実験プラットフォームの初期的実装
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[18]田平 宙, 小泉 亮介, 小西 陽平, 木崎 一廣, 藤橋 卓也, 猿渡 俊介, 渡辺 尚. 情報処理学会 第85回全国大会, no. 6Y-06, pp. 1–2, 2023-03-04.
非同期方式Backscatter MACプロトコルのスループットに関する一評価
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[19]田平 宙, 小泉 亮介, 小西 陽平, 木崎 一廣, 藤橋 卓也, 猿渡 俊介, 渡辺 尚. 2022年電子情報通信学会ソサイエティ大会, no. B-15-1, p. 1, 2022-09-06.
非同期方式Backscatter MACプロトコルの解析評価
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[20]三浦 伸之介, 小泉 亮介, 小西 陽平, 木崎 一廣, 藤橋 卓也, 猿渡 俊介, 渡辺 尚. 2022年電子情報通信学会総合大会, no. B-15-53, p. 1, 2022-03-18.
Backscatter 通信における非同期MAC プロトコルにおける消費電力性能の検討
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[21]小泉 亮介, 小西 陽平, 木崎 一廣, 藤橋 卓也, 猿渡 俊介, 渡辺 尚. 第84回情報処理学会全国大会, pp. 1–2, 2022-03-04.
Backscatter通信に向けた非同期方式MACプロトコルに関する一検討
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消費電力、通信頻度、設置位置を基に、省電力化や給電の適用可能性を検討します。
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