2023 Fiscal Year Research-status Report
Blind compensation for MIMO single carrier systems with frequency-dependent IQ imbalance
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21K11868
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
中川 匡夫 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (50530804)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笹岡 直人 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (80432607)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 直交誤差 / IQインバランス / シングルキャリア / MIMO / チャネル推定 / ブラインド推定 / ブラインド補償 / タグフィルタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者は直交誤差を有するシングルキャリア信号に対し，ブラインド推定・補償を行う技術を提案してきた．本研究の目的は，さらなる高速化が可能となるようこの技術を空間多重無線通信に拡張し，周波数依存性のある直交誤差を有するMIMO－シングルキャリア信号に対するブラインド推定・補償技術の確立することである．
令和5年度は最初に提案した判定指向型アルゴリズム，昨年度の判定信号をチャネル推定に使う方法に加え，この2つの方法で補償した信号を再度入力側に帰還させる大きなループを追加する構成を考案し，シミュレーションを行った．その結果，既知信号であるトレーニング信号を用いた場合と同等の性能を実現する大きな改善効果を得た．
また2×2MIMO－シングルキャリア信号に判定信号をチャネル推定に使う方法を適用し，昨年度よりも改善効果を得た．さらに判定信号をMIMO分離に使う構成を構築し，既知信号の長さを減らすことが可能となった．
また昨年度に考案したタグフィルタを用いることでパイロット信号なしでMIMO分離とIQインバランスのブラインド推定・補償する技術に関して，位相回転に強い手法を導入することによりBit Error Rate特性を改善することが可能となった．
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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
周波数依存性のある直交誤差を有するMIMO－シングルキャリア信号に対するブラインド推定補償技術として当初計画では，CSI（チャネル状態情報）をフィードバックし，プリコーディングを行って送信データを変更することによって1回目の初期判定の特性をよくする方法を計画していた．しかしながらシミュレーション系を構築しアルゴリズムの検討を進める中で，パイロット信号とその平均化方法を工夫することによって， 送信データの変更なしに16QAM・2×2MIMO信号の分離と直交誤差のブラインド補償の両立が可能であることを明らかにした．
昨年度，判定信号をチャネル推定に使う方法を提案し，補償効果の改善を得た．今年度はこの技術をさらに発展させ，最初に提案した判定指向型アルゴリズム，昨年度の判定信号をチャネル推定に使う方法に加え，この2つの方法で補償した信号を再度入力側に帰還させる大きなループを追加する構成を考案し，シミュレーションを行った．その結果，既知信号であるトレーニング信号を用いた場合と同等の性能を実現する大きな改善効果を得た．
また2×2MIMO－シングルキャリア信号に判定信号をチャネル推定に使う方法を適用し，昨年度よりも改善効果を得た．さらに判定信号をMIMO分離に使う構成を構築し検証を行った．その結果，既知信号の長さを減らすことは可能となったが，完全にゼロとすることはできなかった．従ってMIMO分離のところはブラインド推定ではなく短いトレーニング信号を用いた推定，周波数オフセットとIQインバランスはブラインド推定を行う構成となった．
また昨年度に考案したタグフィルタを用いることでパイロット信号なしでMIMO分離とIQインバランスのブラインド推定・補償する技術に関して，位相回転に強い手法を導入することによりBit Error Rate特性を改善することが可能となった．
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| Strategy for Future Research Activity |
ここまでに確立した信号処理技術を実験によって検証する．任意信号発生器で周波数依存性のある直交誤差を発生する広帯域なベースバンド信号を発生し，RFの直交変調器を変調して送信し，受信側ではRFの直交復調器を用いてベースバンド信号に戻してデジタル・ストレージ・オシロスコープに蓄積してPC上でオフライン信号処理を行う．信号処理技術を検証し，アルゴリズムの確からしさと現実のハードウェアで考慮していない要因の有無を明らかにし，必要に応じて信号処理アルゴリズムを再度ブラッシュアップする．
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| Causes of Carryover |
次年度使用が生じた理由は，補助事業の目的をより精緻に達成するために実験の実施や学会参加、論文投稿などが必要になったためである．大きなループを加える新規構成を考案し，改善効果を得たため，各種学会や論文誌での報告を使用計画として予定している．
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