Study on coding methods using manifold geometry

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04492
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21020:Communication and network engineering-related
• Research Institution: Aichi Institute of Technology
• Principal Investigator: Konishi Tatsumi 愛知工業大学, 工学部, 教授 (00340159)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: MIMO / グラスマン多様体 / シューベルト胞体 / ドップラー周波数 / 移動体通信

Outline of Final Research Achievements

MIMO (multiple-input multiple-output) communication methods that utilize multiple transmitting and receiving antennas have become one of the important fundamental technologies in modern wireless communications. In MIMO, the code space in non-coherent communication can be regarded as a Grassmann manifold.
As a result of preliminary studies, we believe that the property that the Grassmann manifold is divided into Schubert cells without overlap is similar to the coset partitioning of trellis coded modulation, and proposed a multi-resolution MIMO encoding method.
In the proposed method, medium-resolution information is transmitted using non-coherent differential QPSK, and low-resolution information is transmitted using a Schubert cell matrix. Simulations and theoretical formulas have revealed that even when the normalized Doppler frequency reaches a very high Doppler frequency of 0.1, low-resolution information exhibits almost the same error rate as a low Doppler frequency.

Free Research Field

通信工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

腸高速で走行や飛行を行う移動体間の無線通信では、非常に高いドップラー想定されるが、そのような環境下においても誤り率が変動しない通信方式は、我々が知る限りほとんど提案されていない。本研究課題で提案しているグラスマン多様体のシューベルト胞体行列を用いた多重解像度MIMO通信方式では、ドップラー周波数の変動に対して誤り率がほとんど変動せず、また非常に高いドップラー周波数に対しても送受信が可能なMIMO符号化方式となっているため、社会的なインパクトは非常に高いと考えている。またグラスマン多様体のシューベルト胞体分割を通信方式に適用することも、過去には検討されてないため、学術的意義も高いと考える。