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Improving channel capacity by using space diversity and eigen-beamforming techniques in full-duplex wireless communications

Research Project

Project/Area Number 21K04046
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 21020:Communication and network engineering-related
Research InstitutionNippon Institute of Technology

Principal Investigator

Takemura Nobuyasu  日本工業大学, 基幹工学部, 教授 (90747023)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords全二重無線通信 / 空間ダイバーシティ / 固有ビームフォーミング / MIMO / 移動通信 / ミリ波 / アンテナ / 伝送路容量 / 端末間干渉
Outline of Research at the Start

IoTの普及に伴い、移動通信システムにおける伝送路容量の向上を実現するため、MIMO技術や全二重無線通信技術などを高度化して組み合わせることにより、大容量高速化・低遅延化に向けた研究が進められている。本研究では、全二重無線通信における端末間干渉の抑圧および伝送路容量を向上する新たな手段として、端末の指向性や偏波を切り換える空間ダイバーシティ技術とMIMOチャネルに対する固有ビームフォーミング技術を適用したシステムを検討する。ミリ波帯において端末への実装を実現するとともに、電波伝搬環境におけるシステムの伝送路容量を評価し、端末間干渉の抑圧および伝送路容量の向上を検証する。

Outline of Final Research Achievements

A compact mobile terminal antenna configuration has been developed that employs space diversity to switch directionality and polarization in the millimeter wave band. This novel approach has the potential to suppress terminal-to-terminal interference and improve channel capacity in millimeter-wave full-duplex MIMO systems. It has been evaluated that the combination of MIMO eigen-beamforming can effectively suppress terminal-to-terminal interference and enhance the overall channel capacity of the system between a base station and terminals.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、ミリ波帯における全二重無線通信技術を用いたSDD方式を適用した移動通信用の小型な端末アンテナ構成を実現し、システムにおける端末間干渉の抑圧と伝送路容量の向上の効果について明らかにしたことは学術的な意義が大きいものと考える。また、本技術によりミリ波帯において端末に適用する空間ダイバーシティ技術とMIMO固有ビームフォーミング技術の融合効果について検証できたことは、今後のIoTの普及において大きな効果をもたらすものと期待される。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2023 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] A study on terminal-to-terminal interference suppression using space diversity for millimeter-wave full-duplex MIMO system2023

    • Author(s)
      Takemura Nobuyasu
    • Journal Title

      IEICE Communications Express

      Volume: 12 Issue: 6 Pages: 288-293

    • DOI

      10.1587/comex.2023SPL0010

    • ISSN
      2187-0136
    • Year and Date
      2023-06-01
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 空間ダイバーシティを適用したミリ波帯全二重無線通信における周波数帯域特性に関する検討2023

    • Author(s)
      竹村暢康
    • Organizer
      2023年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Investigating Channel Capacity Characteristics of Millimeter-Wave Full-Duplex MIMO System with Mobile Terminal Space Diversity2023

    • Author(s)
      Takemura Nobuyasu
    • Organizer
      The 2023 International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 全二重無線通信における空間ダイバーシティを用いたミリ波帯での端末間干渉抑圧に関する検討2023

    • Author(s)
      竹村暢康
    • Organizer
      電子情報通信学会 アンテナ・伝播研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 全二重無線通信における空間ダイバーシティを用いたミリ波帯でのチャネル容量特性に関する検討2022

    • Author(s)
      竹村暢康
    • Organizer
      2022年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] A Study on Interference Suppression Performance using Space Diversity of Mobile Terminal for Millimeter-Wave Full-Duplex MIMO System2022

    • Author(s)
      Takemura Nobuyasu
    • Organizer
      The 2022 International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP2022)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 全二重無線通信における空間ダイバーシティを用いたミリ波帯での端末間干渉抑圧に関する検討2022

    • Author(s)
      竹村暢康
    • Organizer
      2022年電子情報通信学会総合大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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