2021 Fiscal Year Annual Research Report
Zero-Overhead Synchronized Wireless Full-Duplex Communication for Massive Connect IoT
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21H01319
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
亀田 卓 広島大学, ナノデバイス・バイオ融合科学研究所, 教授 (10343039)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
末松 憲治 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20590904)
小熊 博 富山高等専門学校, その他部局等, 教授 (40621909)
本良 瑞樹 静岡理工科大学, 理工学部, 准教授 (40736906)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | Massive Connect IoT / ゼロオーバヘッド / 無線全二重 / 時空間同期 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
情報通信ネットワークは，膨大な数のノードから得られた多種多様なビックデータの解析により新たな価値を生み出す “Massive Connect IoT（Internet of things）” へ進化する．その中で無線通信システムは各ノードからアクセスポイント（AP: access point）へ情報を送る上り回線の超過密化に適応するためにアクセス制御の簡素化や高効率化がより高い水準で求められる．本研究では，同期捕捉などのオーバヘッドを極限まで削減する試みとしてゼロオーバヘッド同期無線全二重通信（フルデュプレクス）アーキテクチャを提案する．各ノードは無線全二重通信を用いて AP から下り回線で送信される時刻・周波数基準信号や測距信号を基に時刻同期や位置推定を行い，その結果を基に上り回線における送信タイミングの制御を行う．各ノードが送信した上り回線信号は AP 受信時点においてすでに同期捕捉が実現されているため，同期のためのオーバヘッド削減による高効率化が期待できる．本研究の期間内に，提案するアーキテクチャのハードウェア実装を行いフィールド実験による概念実証を行う．
本研究の最終目標である無線全二重通信を用いたアーキテクチャの実証の前段階として，初年度である2021年度は，主に各ノードが必要とする時刻・位置情報をあらかじめ GPS（Global Positioning System）/QZSS（Quasi-Zenith Satellite System） 測位信号などの時刻同期用信号を基にして取得し，それを用いて送信タイミング制御を行う無線通信アーキテクチャの実装・実証を行った．
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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
初年度である2021年度は，主に各ノードが必要とする時刻・位置情報をあらかじめ GPS/QZSS 測位信号などの時刻同期用信号を基にして取得し，それを用いて送信タイミング制御を行う無線通信アーキテクチャの実装・実証を行った．
コロナ禍により，共同研究者が対面で打ち合わせや実験を行う機会が取れなかったものの，オンライン会議などによる意思疎通を積極的に行うことで，ほぼ計画通りに研究を進めることができている．
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| Strategy for Future Research Activity |
2022 年度は主に以下の課題に取り組む予定である．
■ 課題 1: ノード間同期ゼロオーバヘッド無線通信アーキテクチャ ▽ フェーズ 1-1 時刻・位置情報を活用したノード間同期無線通信アーキテクチャの実装・実証: 2022 年度は2021年度に実施したアーキテクチャの基礎設計を継続して行うとともに，その結果を踏まえて，実装ならびに実測評価を行う． ▽ フェーズ 1-2 時刻同期を活用した無線全二重通信アーキテクチャの実装・実証: 2022 年度は，2021年度から継続して無線全二重通信アーキテクチャの基礎設計を行う．また，後半からは実装ならびに実測評価に着手する．
■ 課題 2: 超過密多元接続のためのゼロオーバヘッド無線信号処理技術 ▽フェーズ 2-1 オフラインゼロオーバヘッド復調技術: 2022 年度は，2021年度行った無線信号処理方式の概念実証を継続して行いつつ，準リアルタイム復調手法についての検討も行う．
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