2015 Fiscal Year Research-status Report
一般化回転行列に基づく仮想伝搬路を適用した過負荷MIMO無線通信方式の研究
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15K06066
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
田野 哲 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (80378835)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 無線通信 / 過負荷MIMO / 演算量低減 / OFDM / 繰返し復号 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) 多値変調用の仮想伝搬路を適用した受信機
16QAM変調のための仮想伝搬路を適用した新しい繰返し受信機構成法を提案した．提案法は携帯電話や無線LAN(Local Area Network)で適用されているOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)無線通信システムへの適用を前提としている．そこで，提案法はOFDMで必須の誤り訂正復号器の軟出力情報を用いた簡易な繰返信号検出を行なう．この繰返し処理によりマルチパスフェージング伝送路において，伝送特性が改善できることを示した．同時に，提案法の処理は非常に簡易なため，演算量はMLDに比較して約1/5，従来法とはほぼ同程度になることを示した．さらに，下記に示す一般化回転行列を適用方法を見いだした．
(2) 一般化回転行列の構成法
一般化回転行列の構成法をQPSK(Quaternary Phase Shift Keying)を対象に検討した結果，何れの構成をとってもフェージング伝送路では同様の特性が得られることを明らかにした．次に，伝送路状況に応じて適応的に一般化回転行列を切り替える構成法を提案した．提案法に基底格子縮小を適用した受信機は，送信ストリーム数４，受信アンテナ数２の過負荷MIMO (Multiple Input Multiple Output)システムにおいて，従来法より伝送特性を大きく改善できることを示した．但し，提案受信機では複数の一般化回転行列生成が必要であり，演算量を増大させてしまう問題点があった．そこで，提案受信機の演算量低減法を提案した．提案演算量低減法はある規則に従い生成する一般化回転行列を制限することで，演算量の低減と特性の維持を図っている．これら提案法を適用することで，特性劣化なく演算量を従来法の70%程度まで低減した．
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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
(1) 多値変調用の仮想伝搬路を適用した受信機
この研究課題では，当初の予定通りに多値変調用の受信機構成法を検討し，提案法によりユーザスループットを２倍以上に出来ることを示した．演算量低減効果が十分ではなかったので，さら一般化回転行列を適用した．これにより，MLDよりも２桁近く低減できることを示した．さらに，２８年度以降に検討する予定であった繰返し復号法まで検討した．この課題では，当初計画以上に順調に進展している．
(2) 一般化回転行列の構成法
一般化回転行列を適用した受信機の基本特性を検討し，どのような構成を取ろうとも，回転行列のサイズを一定にすれば同様の特性が得られることを明らかにした．回転行列を自動的に発生させるアルゴリズムを検討し，これを実装した．次に適応化の具体的な手法を提案した．これにより，従来法に比較して特性を改善できることを示した．但し，想定よりも演算量が増えてしまった．そこで，さらに演算量低減法を検討した．これにより，従来法からの伝送特性の劣化が殆どなく，演算量を70%程度にまで低減できることを示した．この演算量低減効果は若干，目標より低めだが，それ以外は数値目標を十分に達成している．
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) 多値変調用の一般化回転行列を用いた受信機の特性改善法
前年度の研究成果により，一般化回転行列の適応化によって，伝送特性を維持しつつ演算量低減効果を明らかに出来たので，これを多値変調に拡張することを検討する．そしてさらなる伝送特性の改善効果を得るために，ターボ原理の導入方法を検討する．まずは，ターボ原理を導入するために，仮想伝搬路を用いた受信機の軟出力化を検討する．さらに，一般化回転行列に基づく受信機の改良を試みることで，ターボ原理の導入を図る．
(2) 干渉に強い線形信号検出器の導入
原理的に仮想伝搬路を適用した受信機は線形信号検出器と非線形信号検出器の組み合せと見なせる．線形信号検出器の特性が改善できれば，受信機の特性も改善できると期待される．そこで，別のプロジェクトで検討している干渉に強い線形信号検出器を仮想伝搬路を適用した受信機に適用することを試みる．
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| Causes of Carryover |
研究自体は順調に進んだものの，海外で発表する論文作成が間に合わなかったために，この金額が次年度使用となった．また，購入を検討していた計算機サーバーの販売が遅れたため，サーバー自体の購入を見送った．また，一部の論文発表は関連する別のプロジェクト経費で支払ったため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
海外での論文発表及び，国内での論文発表に使用する．また，計算機サーバーの購入を検討する．
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