2021 Fiscal Year Annual Research Report
Designing intelligent reflecting surface-aided next-generation 6G/Beyond-5G wireless networks
| Project/Area Number |
21J20615
|
|---|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
橋田 紘明 東北大学, 情報科学研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
|
| Keywords | 動的伝搬路制御 / IRS / 移動通信ネットワーク |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ビルや大きなトラックなどの障害物が基地局からの電波を遮蔽し，車両の通信環境を悪化させる恐れがある．よって，安定して通信を行える高い信頼性を有する移動通信システムが必要である．そこで本研究では電波遮蔽による通信性能の低下を克服した頑強な通信システムの実現を目的としており，電波伝搬環境の変動に適応してIRSの反射特性を制御することを可能とする手法及び制御の効率化に取り組んでいる．
本年度は，ネットワークで発生する現象の理論的解析に基づき，本システムの基礎設計を行った．具体的には，第一に，遮蔽減衰による不感地帯をIRSにより解消する際に生じるチャネル推定オーバヘッドを削減することを目的とした選択的反射制御手法を提案した．また，マルチパス伝搬チャネルの不確実性に起因するユーザ間干渉を抑制するために，UEを各OFDMサブキャリアに適切に割り当てる方法を設計した．計算機シミュレーションによる性能評価の結果，提案手法はUEにおける要求SINRを満足しつつ，チャネル推定数を削減できることを確認した．さらに，本手法はIRS数の増加に伴うオーバヘッドの比例的な増加を抑制可能であることが分かった．第二に，ユーザモビリティの予測可能性に基づいて，IRSが一定期間自身と割り当て関係にあるUEに対してビームトラッキングを行う場合におけるIRS割り当て法を提案した．シミュレーションによる評価の結果，ユーザモビリティを無視した静的な割り当て手法と比較して，本手法はUEの接続確率と伝送容量の多目的最適化によって得られるパレート解を改善することができることが分かった．また，通信環境の変化が大きい場合に提案方式が有効であることを示した．
また，本成果を電子情報通信学会RCS研究会にて発表した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度はネットワークで発生する現象の理論的解析に基づき，遮蔽減衰による不感地帯をIRSにより解消する際に生じるチャネル推定オーバヘッドを削減する手法，およびユーザモビリティの予測可能性を考慮してIRSを割り当て法を提案し，その性能を評価実験において確認するに至った．また，IRSを次世代の移動通信に組み込む際にIRSデバイスおよび制御システムに必要な機能・性能についても調査・検討を進めており，本研究の目的から鑑みても本研究はおおむね順調に進展しているといえる．
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は，2022年度において基礎設計を行ったシステムの性能評価を基に，システムの改善を繰返し，システムの完成度の向上を図る．第二に，各システムが連携して一つのネットワークシステムとして正常に動作するか，それぞれのシステムが互いに負の干渉効果を与えることがないかを確認し，システム全体の安定性について検討する．最後に，様々な通信環境下の端末が混在する環境を想定してシミュレーションを行い，本システムの有効性を検証する．
|
