2012 Fiscal Year Research-status Report
高信頼性・超寿命を達成する高度自律分散無線ネットワーク技術に関する研究
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24760295
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
石橋 功至 電気通信大学, 先端ワイヤレスコミュニケーション研究センター, 助教 (80452176)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 省電力化 / 国際情報交換 / 米国：韓国 / 無線分散ネットワーク / 協調通信 / 高信頼通信 / 変復調方式 / ネットワーク符号化 |
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| Research Abstract |
本研究課題では、ノード間の協力通信をベースとし、物理層からMAC 層までのクロスレイヤ設計により、数十年単位で膨大な観測データを効率よく長期間にわたり取得できる、低消費電力かつ信頼性の高いユビキタスセンサネットワーク実現のための基礎理論の構築を目的としている。今年度はこの目的を達成するために特に１）帯域利用効率と電力利用効率のトレードオフを考慮した変復調設計、２）ネットワークのトポロジ構造を積極的に利用した新たな協力通信法の設計、の2点について検討を行った。以下では検討事項のうち、特に重要な成果について述べる。
まず１）の成果として、協調端末が受信信号を復調し、再生する際に、振幅変動に制約を与えた変調点に再マッピングすることで、帯域利用効率と電力利用効率のトレードオフを適切に満たす新たな復調・再送型協調通信方式を提案した。また帯域制限下における制約付き変調点の瞬時電力分布を求めることで提案方式の増幅器における電力利用効率を明らかにするとともに、増幅器における影響を考慮した形で従来の協調通信方式と比較することでその有用性を明らかにした。さらに提案方式は同期検波・遅延検波のどちらも利用可能であり、真に簡易で省電力な通信方式である。本研究成果は国内学会にて1件の発表を行い、またIEEE論文誌に採録決定済みである。
２）については、帯域利用効率の低下なしにネットワーク符号を構成でき、また各端末における処理量を増加することなく優れた誤り率特性を示す新たな適応ネットワーク符号化協調方式を提案した。これらの成果については国内学会にて2件を発表済みであり、さらに次年度において2件の発表を予定している。また国際会議2件を投稿済みであり、今後論文誌への投稿を進める予定である。
その他にも長寿命化・高信頼化のために様々な提案を行い、これらの成果についても同様に国際会議等において活発に成果発表を行った。
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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
研究計画においてあげていた４つの課題、１）ソフトウェア無線機USRPによる協力通信方式の実装および実環境における特性評価、２）帯域利用効率と電力利用効率のトレードオフを考慮した変復調設計、３）ネットワークのトポロジ構造を積極的に利用した新たな協力通信法の設計、４）環境情報のもつ冗長度を利用した圧縮センシング技術、のうち上述の２つについては解決の目処が立っており、おおむね研究計画通りに推移していると言える。一方で、USRPを用いた実評価については現在実装を進めている最中であり、実際に実験を行う段階に至っていない。しかし、1対1の単一直接通信に対して、協力通信を用いた場合にどの程度の省電力化が見込めるのか、理論上理想化されているパラメーターが実環境においてどの程度影響するか、といった点については早急に実環境での実験を通して検討する必要があり、次年度において早急に検討を進めていく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度ではUSRPへの実装・実環境における評価に遅れがでたため、理論検討を先攻して行い様々な成果を得た。次年度では引き続きUSRPへの実装を行い、理論解析と実際の実装における評価がどの程度一致するか、また実際の環境において種々のリレー通信を評価した場合どのような問題があるかといったことについて評価・検討を行う。実装にあたってはUSRPについて多数の知見を持つ電気通信大学 藤井威生准教授、静岡大学 猿渡俊介助教らとも連携しながら、効率的に進めていく予定である。
また初年度において提案したネットワークのトポロジ構造を積極的に利用した新たな協力通信法について理論解析が完了しておらず、最適な設計法についても未知である。このため、提案方式について理論解析を行い、設計の最適化に対する議論を行っていく。さらにシステム全体の電力消費量という観点まで含めた解析を行い、提案方式がどの程度の省電力化を達成可能なのかについても議論を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
該当なし
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