2021 Fiscal Year Annual Research Report
Faster-than-Nyquist伝送と最適電力配分による高速無線通信の検討
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20K22410
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
石原 拓実 東京大学, 生産技術研究所, 特任研究員 (60881513)
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| Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2022-03-31
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| Keywords | 無線通信 / ナイキスト基準 / faster-than-Nyquist信号伝送 / FTN |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現行の無線通信システムの多くは、シンボル間干渉の無い信号伝送を実現するために、ナイキスト基準に従って設計されている。しかしながら、このナイキスト基準伝送では、実用的なroot raised cosine (RRC) 帯域制限フィルタを使用したときに、理想的な矩形フィルタと比較して超過帯域の分だけ周波数利用効率が低下するという欠点が存在する。本研究では現実的な広帯域フェージング伝搬路を対象として、上記の欠点を解消可能なfaster-than-Nyquist (FTN) 送受信機の設計方針を提案する。本研究課題の最終年度である2021年度は、下記の2点に関する研究を実施した。
①FTN伝送の最適電力係数制御
前年度は、広帯域フェージング伝搬路を対象として、FTN伝送が達成しうる情報レートを最大化する最適電力係数の導出に関する初期検討を行った。本年度ではより詳細な理論・数値性能解析を行い、広帯域フェージング伝搬路において実用的なRRCフィルタを用いたときに、提案FTN伝送が理想矩形フィルタの周波数利用効率に漸近する性能を達成可能であることを明らかにした。
②電力係数制御の低演算量化
上記①の最適電力係数制御では伝搬路行列のリアルタイム固有値分解が必要となるため、送受信機の演算コストが膨大になる。そこで、伝搬路行列の巡回行列近似による電力係数計算の低演算量化を行った。具体的には、送信信号系列に短い冗長シンボルを付加することにより、伝搬路行列を巡回近似可能とする。これにより、高速フーリエ変換に基づいた高速な固有値分解が可能になり、少ない演算コストで電力係数を計算できる。本提案FTN伝送により、実用的な送受信演算コストを維持しながら、①の最適な電力係数制御を行った場合に漸近する性能を達成できることを数値解析により示した。
上記成果は複数のIEEE論文誌・IEEE国際会議に採録済みである。
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