統計力学にもとづくCDMAマルチユーザ復調方式の解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14084209
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 田中 利幸 東京都立大学, 工学研究科, 助教授 (10254153)
• Keywords: CDMA / マルチユーザ復調 / スピングラス / 連想記憶モデル / 統計神経力学 / マルチステージ復調 / スペクトル拡散 / 情報統計力学

Research Abstract

有色ガウス通信路に対するCDMAマルチユーザ復調方式の性能評価をスピングラス理論における解析手法であるレプリカ法によって行い,通信路ノイズの有色性を復調側で適切に考慮することによる性能向上を定量的に評価できる解析的枠組みを与えた.通信路符号化と組み合わせた符号化CDMAシステムの性能評価に関しては,低密度パリティ検査(LDPC)符号を通信路符号化法として用いたシステムについてレプリカ法にもとづく解析を実施し,受信側でCDMA復調とLDPC復号とを一括して行う方式と分離して行う方式との解析的な性能の相違を明らかにした.また,本研究でこれまで前提としてきた二値位相シフトキーイング(BPSK)変調の仮定を拡張し,四値位相シフトキーイング(QPSK)変調にもとづくCDMAシステムについてマルチユーザ復調方式の解析的性能評価を実施した.QPSK変調を想定することで信号の実際の位相と受信側で推定された位相とがずれている場合に関する検討が可能になるため,この位相ずれによる性能低下について解析的に検討した.並行して,CDMAマルチユーザ復調に対するアルゴリズムのひとつである並列干渉除去方式について検討した.前年度の研究で統計神経力学の枠組みを援用して定式化された,復調ダイナミクスを記述する解析理論にもとづいて,本年度はおもに並列干渉除去方式のなかでも特に各ステージで線形関数により軟判定をおこなう線形並列干渉除去方式について詳細に検討し,線形並列干渉除去法がdecorrelatorや最小平均二条誤差(MMSE)復調器などの「一撃」で復調を行う方式と等価となる条件を明らかにし,また部分干渉除去のアプローチと組み合わせることでより良好な収束性を有するアルゴリズムが得られることを示した.

Research Products

• [Publications] Toshiyuki Tanaka: "Typical performance of regular low-density parity-check codes over general symmetric channels"Journal of Physics A : Mathematical and General. 36・43. 11143-11157 (2003)
• [Publications] Toshiyuki Tanaka: "A statistical-mechanical analysis of coded CDMA with regular LDPC codes"Proceedings of the 2003 IEEE International Symposium on Information Theory. 444 (2003)
• [Publications] 田中利幸: "移動体通信における確率的情報処理"計測と制御. 42・8. 643-648 (2003)
• [Publications] 田中利幸: "有色ガウス通信路におけるCDMAマルチユーザ検出方式の性能評価"日本物理学会2003年秋季大会講演概要集. 21pTQ-6 (2003)
• [Publications] 水谷智: "部分干渉除去によるマルチステージ検出器の性能改善"電子情報通信学会論文誌A. J87-A(掲載予定). (2004)