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次世代無線通信のための超低計算量な非線形干渉キャンセラ

Research Project

Project/Area Number 19J12727
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 21020:Communication and network engineering-related
Research InstitutionToyohashi University of Technology

Principal Investigator

小松 和暉  豊橋技術科学大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords無線通信 / 帯域内全二重 / 干渉キャンセラ
Outline of Research at the Start

周波数利用効率の高い無線通信方式の開発が世界的に要請されている.全二重通信は周波数利用効率を2倍に向上できる技術として世界的に注目を集めている.しかし,全二重通信の実現のためには自己干渉の除去が必要である.ディジタル信号処理を用いて自己干渉を除去するディジタル自己干渉除去では,いかにして少ない計算量で高い除去性能を達成するかが重要である.本研究では低計算量でかつ変調方式に依存しないディジタル自己干渉除去手法について研究する.

Outline of Annual Research Achievements

帯域内全二重のための低計算量な非線形自己干渉キャンセラの開発という研究課題に対して,本年度は期待以上の研究成果を上げたと評価できる.具体的な評価は以下に示す.
・非線形自己干渉キャンセラが根本的には高周波回路の非線形性を推定するものであるため,非線形性を推定するアルゴリズムについて理論的に研究した.この結果,従来までの推定アルゴリズムが数値的に不安定になることを理論的な観点から説明し,より安定的にかつ高速に端末の非線形性を推定できる重み付き最小二乗法を考案した.この成果は非線形自己干渉キャンセラの低計算量化のみならず,無線端末の非線形性を扱う必要がある研究課題に広く応用できる成果である.
・非線形自己干渉キャンセラを有する帯域内全二重の理論解析を行った.非線形自己干渉キャンセラを用いた場合において,帯域内全二重が達成するシンボル誤り率の解析については従来まで研究されてこなかった.小正規直交基底を利用してこの研究課題を達成し,理論解析から導かれるシンボル誤り率とシミュレーションの結果がよく一致することを示した.また,解析結果から帯域内全二重通信では理想的に線形化された増幅器よりも,歪みの存在する方がシンボル誤り率を低減できる可能性があることを示した.この結果より,非線形化するディジタルプリディストータという半二重通信では非常識なシステムが帯域内全二重通信では有効であることがわかり,今後の帯域内全二重通信の研究開発に対して大きな影響を残したといえる.
初年度に非線形キャンセラの低計算量化と高性能化を達成したが,令和2年度は以上までに示したとおり更に非線形自己干渉キャンセラの低計算量化及び高性能化を達成するために必要な基盤を築いたといえ,期待以上の進展があったといえる.

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (13 results)

  • [Journal Article] Theoretical Analysis of In-Band Full-Duplex Radios with Parallel Hammerstein Self-Interference Cancellers2021

    • Author(s)
      Komatsu Kazuki, Miyaji Yuichi, Uehara Hideyuki
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Wireless Communications

      Volume: ー Issue: 10 Pages: 6772-6786

    • DOI

      10.1109/twc.2021.3076496

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Analog Self-Interference Cancellation Using Auxiliary Transmitter Considering IQ Imbalance and Amplifier Nonlinearity2020

    • Author(s)
      Fukui Takahisa、Komatsu Kazuki、Miyaji Yuichi、Uehara Hideyuki
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Wireless Communications

      Volume: 19 Issue: 11 Pages: 7439-7452

    • DOI

      10.1109/twc.2020.3011467

    • NAID

      120006941350

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Weighted Least Squares With Orthonormal Polynomials and Numerical Integration for Estimation of Memoryless Nonlinearity2020

    • Author(s)
      Komatsu Kazuki、Miyaji Yuichi、Uehara Hideyuki
    • Journal Title

      IEEE Wireless Communications Letters

      Volume: 9 Issue: 12 Pages: 2197-2201

    • DOI

      10.1109/lwc.2020.3017807

    • NAID

      120006941349

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Iterative Nonlinear Self-Interference Cancellation for In-Band Full-Duplex Wireless Communications Under Mixer Imbalance and Amplifier Nonlinearity2020

    • Author(s)
      Komatsu Kazuki、Miyaji Yuichi、Uehara Hideyuki
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Wireless Communications

      Volume: 19 Issue: 7 Pages: 4424-4438

    • DOI

      10.1109/twc.2020.2983407

    • NAID

      120006869274

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] コンパンディング法を用いた帯域内全二重におけるビット誤り率の理論解析2021

    • Author(s)
      岡野公太,小松和暉,宮路祐一,上原秀幸
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会,B-5-108
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 帯域内全二重無線のための非線形補償受信機を用いたビット誤り率の改善2021

    • Author(s)
      佐藤栄作,小松和暉,宮路祐一,上原秀幸
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会,B-5-109
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ベースバンド無線における帯域内全二重のためのヒルベルト変換を組み合わせた自己干渉除去2020

    • Author(s)
      蛭川泰丞,小松和暉,宮路祐一,上原秀幸
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会,B-5-136
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 無線チャネルの変動に対処した自己干渉キャンセラの再学習2020

    • Author(s)
      石井建至,小松和暉,宮路祐一,上原秀幸
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会,B-5-135
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 非線形自己干渉キャンセラを用いる帯域内全二重のための送信機AM-AM特性の最適化2020

    • Author(s)
      小松和暉,宮路祐一,上原秀幸
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会,B-5-134
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 帯域内全二重におけるPAPR低減手法によるディジタル自己干渉除去の性能改善2020

    • Author(s)
      岡野公太,小松和暉,宮路祐一,上原秀幸
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会,B-5-133
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Radar and CommunicationにおけるRF不完全性の影響の評価2020

    • Author(s)
      田齊広太郎,小松和暉,宮路祐一,上原秀幸
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会,B-5-131
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Improving In-Band Full-Duplex Capacity by Transmitter Nonlinearization using Digital Predistortion2019

    • Author(s)
      Chua Teong Zhe,小松和暉,宮路祐一,上原秀幸
    • Organizer
      電子情報通信学会技術報告, RCS2019-338
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 増幅器の利得変動に対処した自己干渉キャンセラの部分的再学習2019

    • Author(s)
      石井建至,小松和暉,宮路祐一,上原秀幸
    • Organizer
      電子情報通信学会技術報告, RCS2019-215
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 帯域内全二重におけるRappモデルによる電力増幅器の非線形歪みと自己干渉除去の性能向上に関する検討2019

    • Author(s)
      Chua Teong Zhe,小松和暉,宮路祐一,上原秀幸
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会,B-5-85
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 帯域内全二重におけるRappモデルによる電力増幅器の非線形歪みと自己干渉除去の性能向上に関する検討2019

    • Author(s)
      福井崇久,小松和暉,宮路祐一,上原秀幸
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会,B-5-84
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 非線形自己干渉キャンセラのための二次元正規直交ラゲール多項式を用いた理論的性能解析2019

    • Author(s)
      小松和暉,宮路祐一,上原秀幸
    • Organizer
      電子情報通信学会技術報告, RCS2019-76
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 補助送信機による自己干渉除去のためのWidely Linearフィルタ設計における適応アルゴリズムの評価2019

    • Author(s)
      福井崇久,小松和暉,宮路祐一,上原秀幸
    • Organizer
      電子情報通信学会技術報告, RCS2019-31
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2019-05-29   Modified: 2024-03-26  

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