2020 Fiscal Year Annual Research Report
Design guideline of transmit signal for high-speed wireless transmission beyond the Nyquist criterion limit
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17K18871
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
杉浦 慎哉 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (30394927)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | faster-than-Nyquist信号伝送 / ワイヤレス通信 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在実用化されているワイヤレス通信システムのほとんどはナイキストの第一基準で定義されるシンボル伝送レート上限に従っており、これ以上の通信回線大容量化および高速化のためにはより多くの周波数帯域を確保することが前提となる。本研究では、ナイキスト基準の限界を超える (Faster-than-Nyquist; FTN) 信号伝送を対象として、FTN送信機の設計指針を確立する。さらに、提案したFTNシステムに対して最新技術を用いた解析を行い、FTNの理論体系を構築することを目的としている。本研究課題の最終年度である2020年度は、下記の２点について研究を実施した。
（１）最適電力制御の拡張と理論上限の明確化
前年度に実施した、理想的な加法性白色ガウス雑音の環境下におけるFTN信号伝送の電力制御方式を、より一般的な周波数選択制フェージング環境下に対応できるように拡張した。さらに、理論的な最適電力配分を導出し、達成しうる情報レートの理論的上限を示した。また、FTN信号のシンボルパッキング率を適切に定めることで帯域幅が増加しないことを確認した。
（２）提案方式の総合評価、従来方式との比較
上記内容を総合的に評価し、従来方式と比べた際の通信品質向上を明らかにした。数値解析を実施し、現実的な帯域制限フィルタを利用した従来のナイキスト基準に基づくシステムと比べて、提案FTN方式ではこれまで損失となっていた帯域制限フィルタの過剰帯域幅分だけ情報レートの増大が可能であることを示した。
上記成果の一部は、複数のIEEEジャーナル誌、および、IEEEフラッグシップ国際会議に採録済みである。
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