| Project/Area Number |
23K16873
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 60060:Information network-related
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
PAN ZHENNI 早稲田大学, 理工学術院, 准教授(任期付) (40713368)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2026: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2025: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 知的反射面 / ビームフォーミング協調制御 / チャンネル情報推定 / ワイヤレス給電 / エネルギー効率 / 自立可能 / 知能電波反射面 / パッシブビームフォーミング / 無線電力伝送 / マルチアクセス |
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| Outline of Research at the Start |
将来、各種建物の遮蔽やユーザーの高移動性による急激に変化する複雑な電波伝搬環境において、通信品質の更なる劣化並びに膨大なエネルギー消耗が予想される。本研究では、受動反射素子で構成される知能電波反射面を導入し、反射素子グループの自立制御方式を検討することで、マルチ移動ユーザー対応可能なデータと電力同時伝送手法を提案し、高度な移動通信システムにおける通信性能の向上と高エネルギー効率の両立の助けになることが期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、高移動性による複雑な電波伝搬環境などの課題に直面する次世代モバイル通信システムにおいて、知能反射面(IRS)を導入し、反射素子グループの自律制御方式を検討することで、マルチモバイルユーザーに適応可能なデータと電力の効率的な同時伝送を実現する手法を提案し、その有効性を明らかにするものである。
本年度は、ユーザーの高移動性による変化するチャンネル情報を推定し、IRSからユーザーへの最適な反射角度を制御するビームフォーミング方式を工夫した。特に、ワイヤレス給電による自立可能なIRSの開発を目指すため、IRSーユーザー間と基地局ーIRS間のチャンネル情報を網羅的に考慮し、基地局側のアクティブビームフォーミングとIRS側のパッシブビームフォーミングを統合した手法を提案し、通信品質の改善とともにエネルギー伝送効率とスペクトル効率の関係を検証した。
また、高いモビリティ性を持つユーザーへの反射角度の調整がより困難になるため、遅延・ドップラー領域で情報シンボルの多重化による高速移動体通信の環境に適したOTFS通信方式直交時間周波数空間(OTFS)通信方式を用いたIRSシステムにおけるチャンネル情報の推定手法を提案した。具体的には、OTFSのパイロット信号を通して測定された時間-周波数ドメインでのチャネル情報を信号パラメーターの2次元推定手法で区別することにより、ユーザーの速度をリアルタイムで把握することができ、ユーザーへの反射角度推定の精度向上にも役立つことを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の研究計画は、本研究課題の基盤であるチャネル情報を推定することができており、推定されたチャンネル情報を用いたIRSのビームフォーミング協調制御手法を提案した上、エネルギー伝送効率とスペクトル効率の関係の評価を行った、成果の一部がIEEEの主要な国際会議で発表された。また、高いモビリティ性を持つユーザーに向けて、OTFS通信方式を用いたビームフォーミングも検討しており、ユーザーの速度推定による反射角度制御の精度向上に効果があることを明らかにした。今後の研究推進に対して、有益な手掛かりである。関連成果をまとめ出来次第、直近の国際会議への投稿を予定している。上記のため、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は本年度の研究進捗を踏まえ、下記の項目について研究を進める予定である。
1. OTFS方式を導入したIRSシステムにおいて、モバイルユーザーの位置推定手法を検討し、ビームフォーミングの精度向上を図る。
2. 自立可能なIRSにおける電力伝送の実現を目指し、反射素子の数量や構成がIRSの反射特性や給電効率に与える影響を精査する。さらに、通信品質とワイヤレス給電の両立が可能な反射素子のグルーピング制御手法を検討する。
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