IQ結合ファクターグラフを導入した疎符号多元接続とその応用

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K04066
• Research Institution: Chiba Institute of Technology
• Principal Investigator: 佐波 孝彦 千葉工業大学, 情報科学部, 教授 (60293742)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: SCMA / ファクターグラフ / メッセージ受け渡しアルゴリズム

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，次世代無線通信の多元接続方式として注目を集めている疎符号多元接続（SCMA: sparse code multiple access）について，低遅延・低計算量での復号を可能とする検波方式およびコードブック設計法を確立することを目的としている．2年目となる2022年度は，初年度に行った低遅延・低計算量の検波方式を活かすためのコードブックの開発を行った．初年度に検討したIQ結合ファクターグラフを導入した検波方式は，受信信号の実部（I成分）と虚部（Q 成分）において，他のユーザの信号同士の干渉を緩和できるよう重畳するユーザにI 成分のみをもつ信号，あるいはQ成分のみをもつ信号を割り当て，I 成分，Q 成分をそれぞれ異なるノードとして扱い，重畳されているユーザ数を見かけ上減らすことで計算量を削減していた．これに対し，2022年度は，さらに，IQ平面上にI軸Q軸をπ/4回転させて追加の直交軸を付加し，それぞれの軸の成分のみをもつ信号点を用いるコードブックを設計することで，結合ファクターグラフを拡張できるようになる．このコードブックを用いると計算量の削減に使えるだけでなく，同時に送信できるユーザ数を増やす目的にも使える．通常用いられるSCMAコードブックでは，4サブキャリアを使って6ユーザ分のシンボル（すなわちサブキャリア数の1.5倍のシンボル）を送信するのが一般的であるが，本方式を用いるとサブキャリア数の2倍のシンボルを送信することも可能になる．シミュレーション結果より，計算量削減を目指す場合には，誤り率特性をほとんど劣化させないこと，また，従来のコードブックでは達成できなかった同時送信ユーザ数にした場合でも計算量を極端に増やすことなく検波可能であることを明らかにした．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

初年度にコロナ禍の影響で研究補助を行う学生らの大学の入構制限があり，成果の取りまとめに時間がかかっていたため，研究自体は着実に進んでいるものの成果の対外発表のスケジュールに遅れが生じている．

Strategy for Future Research Activity

最終年度となる2023年度は当初の予定どおり，MIMO伝送方式への拡張を検討する．MIMO伝送にすると各送信アンテナからの信号が受信アンテナで重畳されるため従来のIQ結合ファクターグラフが使えない．そこで，アンテナも別のノードとして扱うファクターグラフに対する検討を進めており，一部では良好な結果を得ている．この方式を完成するべく邁進していく．，

Causes of Carryover

新型コロナウイルス感染症の蔓延により，参加予定だった国際会議等の研究発表の場にほとんどに参加できなかったため，研究自体はそれなりに進んだものの成果発表が行えておらず．旅費や会議参加費等の支出がなかったことが最も大きな要因である．加えて，物品費として計上していた計算機が，世界的な半導体不足によりメーカの在庫が不足していたため，納期が遅れ，翌年に回すこととした．2023年度からは出張もできるようになってきたため，遅れを取り戻したい．