2022 Fiscal Year Research-status Report
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20K04492
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| Research Institution | Aichi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
小西 たつ美 愛知工業大学, 工学部, 教授 (00340159)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | MIMO / 高速移動通信 / ノンコヒーレント / シューベルト胞体分割 / グラスマン多様体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、複数の送受信アンテナを用いたMIMO（multiple-input multiple-output）通信方式において、送信アンテナと受信アンテナが構成する信号空間や、時刻・周波数などの各要素に対し、主に多様体の幾何的性質を利用することで、通信システムの性能を向上させる符号化技術の検討を目的としている。
本目的に対し、我々は、グラスマン多様体が重複なくシューベルト胞体という部分で分割される性質を利用した、高速移動体通信に有効なMIMO符号化方式を提案している。高速移動体通信では、通信路情報を正しく取得することが難しい。そこで、通信路情報を必要としないノンコヒーレントMIMO通信が提案されており、中でもグラスマン多様体を用いる方式の有効性が示されてきたが、最も適切な手法でも、正規化ドップラー周波数が0.03程度までが、正しく通信できる限界であった。一方、我々が本研究課題によって提案している手法は、正規化ドップラー周波数の変動では誤り率が変化せず、例え0.1という超高速移動体通信の状況になっても、正しく通信が行えるという画期的な手法となっている。
また提案手法を用いたMIMOシステムの一例として、多重解像度MIMO通信も提案してきた。それは、低解像度の送信情報でシューベルト胞体を選択し、高解像度の送信情報でシューベルト胞体の行列要素を決定するという方式である。
これまで低解像度の情報が、なぜ超高速移動体通信で通信可能となるかを理論的に考察し、コンピュータシミュレーションで誤り率の評価を行ってきたが、当該年度では、この手法の誤り率の理論式を導出することに成功し、シミュレーション結果と合致することを示した。また実際に利用する際の問題点と、その解決法についても検討した。検討した結果は、論文として投稿するために、現在準備中である。
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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
今回、提案手法の誤り率の理論式が導出できたことで、シューベルト胞体行列間の距離の概念を提示でき、また誤り率を支配しているパラメータも明らかとするところまでたどり着いた。これらを基に、適切な符号化の検討をさらに進める予定であるが、まだ、当初の計画以上には研究は進んでいないため、（２）のおおむね順調に進展している、を選択した。
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| Strategy for Future Research Activity |
シューベルト胞体の符号化を考える際、各シューベルト胞体に対するビットマッピングの手法を検討する必要がある。通常の信号点配置に対して、グレイマッピングが有効であるように、シューベルト胞体に最適なマッピング方法を提案する予定である。そして、そのビット並びに対して、誤り訂正符号をどのように用いることが最適かを検討する。
また、ビットマッピングの際に、シューベルト胞体の行列数と2のべき乗の数との違いから、個数を合わせるためにシューベルト胞体を間引きする必要性が生じる。例えば、送信アンテナ4本の8行4列のシューベルト胞体行列の総数は8から4を選ぶ組み合わせの数なので、70であるため、6ビットの送信が可能である。2の6乗の64と70との差分だけ、間引きする必要があるが、どんな間引きの仕方が最適か、送信アンテナ数と行列のサイズ、送信ビット数の組み合わせについて考察する予定である。
それらが明らかになった後で、送信ビットに対して誤り訂正符号を構成するのが良いのか、シューベルト胞体行列そのものを、誤り訂正符号化するのが良いのかについても、検討する予定である。
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| Causes of Carryover |
当該年度は順調に出張できたものの、それまでの年度が新型コロナの影響で、オンラインでの学会活動が多く、旅費の支出が予定より、かなり少なくなってしまったのが、最大の理由である。今年度は、論文の英文校正費、論文投稿料、出張旅費に使用する計画である。
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