高周波キャリアを有する信号を非線形に適応処理するニューロ・チップの基礎的研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13835002
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 廣瀬 明 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教授 (70199115)
• Keywords: ニューロ・チップ / コヒーレント型ニューラツネットワーク / P-SOM / 自己組織化 / 無線通信 / 高周波信号処理 / 適応復調 / 雑音

Research Abstract

ニューラルネットワークによる高度な適応的信号処理が望まれる分野は多岐にわたる。その中には無線通信や無線LAN(Local Area Networks)、電磁波センシングを利用する衛星・航空計測などがある。これらの目的には、キャリアを有する信号の適応処理、すなわち振幅と位相の情報に対する適応処理を実現する必要がある。本研究の目的は、キャリア(搬送波)を有する信号を分散協調的に非線形処理・制御することができるニューラルネットワーク・ハードウエアの設計・構成方法を明らかにし、インテリジェントな集積システムとして実際にニューロ・チップを実現することにある。
本年度は、まずコヒーレント型ニューラルネットワークおよびP-SOMを基礎理論として、移動体通信において安定な実時間動作を実現するニューラルネットワークのパラメータ(学習時定数など)とキャリア周波数、ビットレート、外来雑音の性質(マルチパスの遅延時間とパス構成を除く)などとの関係を定量的に評価した。典型的にはキャリア周波数を2GHz、ビットレートを384kb/sとした。その結果、我々が提案するP-SOMの理論によってニューラルネットワークを実現すれば、マルチパス問題が無い通信に関する限り、実用上問題ない位相追随特性が得られることが判明した。そのため、当初、コヒーレント型ニューラルネットワーク・チップとともに、P-SOMチップによって、全体のシステムを構成する予定であったが、まず途中段階としてP-SOMによる適応復調によって高い復調性能を得ることを目標として研究を進めることとした。
これを実現する(ニューラルネットワークとしては)高速のカスタム・チップを設計し、VDECを通じて作製した。近日中にチップ作製が完了する予定であり、計測してその性能を評価する予定である。その結果を得た後、マルチパス問題を考えてコヒーレントニューラルネットワークの設計・作製を行う予定である。

Research Products

• [Publications] S.Sakatani, A.Hirose: "A quantitative evaluation of the magnetic field generated by a CA3 pyramidal cell at EPSP and action potential stages"IEEE Trans. on Biomedical Engineering. (in press).
• [Publications] A.B.Suksmono, A.Hirose: "Interferometric SAR image restoration using Monte-Carlo Metropolis method"IEEET Trans. on Signal Processing. (in press).
• [Publications] A.B.Suksmono, A.Hirose: "Adaptive noise reduction of InSAR image based on complex-valued MRF model and its application to unwramrapping problem"IEEET Trans. on Geoscience and Remote Sensing. (in press).
• [Publications] A.Hirose, M.Minami: "Complex-valued region-based-coupling image clustering neural networks for interferometric radar image processing"IEEET Trans. on Electronics. E84-C. 1932-1938 (2001)
• [Publications] A.Hirose, S.Murakkami: "Spatiotemporal eqoations expressing microsoopic two-dimensional membrane potential dynamics"Neurocomputing. (in press).
• [Publications] A.Hirose, C.Tabata, D.Ishimaru: "Coherent neural network architecture realizing a self-organizing activeness mechanism"Proc. of Int'l Conf. on Knowledge-based Engineering Systems (KES)2001. 576-580 (2001)
• [Publications] A.B.Suksmono, A.Hirose: "Complex MRF model for interferometric SAR imagea restoration and its application to phase unwrapping problem"Proc. of Progress in Electromagnetism Research Symposium(PIERS)2001. (2001)
• [Publications] S.Sakatani, Y.C.Okada, A.Hirose: "A quantitative evalnation of dominant membrane potential in generation of magnetic field using a pyramidal cell model at hippocampus CA3"Proc. of Int'l Conf. on Computation Neuroscience(CNS)2001. 92 (2001)
• [Publications] A.B.Suksmono, A.Hirose: "A study on interferometric SAR image restoration using complex-valued neural networks and its application to phase unwrapping problem"Proc. of CEOS SAR Workshop 2001. 22 (2001)