2019 Fiscal Year Research-status Report
Non-Orthogonal Resource Allocation in 5G Cloud Radio Access Networks
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17K06453
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| Research Institution | National Institute of Informatics |
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Principal Investigator |
金子 めぐみ 国立情報学研究所, アーキテクチャ科学研究系, 准教授 (10595739)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 無線通信 / 移動体通信システム / クラウド無線アクセスネットワーク(CRAN) / FogRAN / 無線資源割り当て / NOMA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は, 現在の移動体通信システムが直面する，無線資源不足問題の解決を研究する．移動体通信システムに割当てられた無線資源は有限で，近未来には急増する通信データ量に対処できなくなる．次世代移動体通信システムの有力候補の１つであるクラウド無線アクセスネットワーク(CRAN)での無線資源割り当て法・干渉制御法の確立を目指す．
R1年度では，Beyond 5Gの要素技術である非直交多元接続（Non-Orthogonal Multiple Access, NOMA）を活用した複数のソースブロック（RB）を持つ Fog Radio Access Network (FogRAN)の為の非直交無線資源割り当て法について研究を進めた． システム全体の総伝送速度の最大化問題に注目し， 最適な Fog Access Point (FogAP)-ユーザ間のリンク選択・RB割当て・電力割当て・NOMA電力分割を解析し，最適化アルゴリズムを考案した． 従来の直交無線資源割当て法や 非直交無線資源割り当て法と比較して，提案法はシステム全体の総伝送速度及びユーザ間の公平性において優れた特性を得られることを明らかにした．
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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
R1年度は概ね計画通り研究を進めることが出来た．以下に具体的に達成された項目を示す．
1. クラウド技術とNOMAを活用した，複数のソースブロック（RB）を持つFogRANの為の最適な FogAP-ユーザ間のリンク選択・リソース割当て問題の理論的性能解析：NOMAの手法としてSuperposition Coding (SC)法を仮定し，離散最適化及び連続最適化により，システム全体の総伝送速度を最大にする最適な FogAP-ユーザ間のリンク選択・RB・電力割当てを導出した．
2. クラウド技術とNOMAを活用した FogRANの為の無線通信プロトコル設計及び性能評価：1.の最適な FogAP-ユーザ間のリンク選択とリソース割当てを実現する効率的な無線通信プロトコルを提案し，従来の直交無線資源割当て法と比べてシステム全体の総伝送速度及びユーザ間の公平性を大幅に改善できることを明らかにした．
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| Strategy for Future Research Activity |
R2年度では，R1年度で設計した複数のソースブロック（RB）を持つ FogRANの為の非直交無線資源割当てにおいて，伝送速度や電力消費に加えて，遅延や信頼性に関する特性評価を行う．更に，通信路・制御情報取得等にかかるオーバヘッドや計算コストを考慮し，システム特性全体の最も良いバランスを達成する手法を考案する．
更に，R1年度で得られた研究成果を論文に執筆し，本分野のトップジャーナルへ投稿する．
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| Causes of Carryover |
R1年度後で特に良好な研究成果が得られたため，本分野のトップカンファレンスであるIEEE国際会議への参加・発表を追加することにした． 国際会議はR2年度に開催されるため，旅費・参加費が必要となる．
更に，本課題の研究成果を本分野トップジャーナルへの投稿も決定したため，R2年度に論文掲載料も発生する．使用計画：1. 旅費：国際会議での研究成果発表と国内・海外共同研究者との打ち合わせを予定, 2. その他：学会参加費，学術論文誌の掲載量・別刷り代を予定
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