2014 Fiscal Year Research-status Report
高精度スペクトラム利用率測定によるホワイトスペース推定法の研究
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25420354
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
梅比良 正弘 茨城大学, 工学部, 教授 (00436239)
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2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | スペクトラム占有率 / 受信電力 / 累積確率分布 / ホワイトスペース |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、スペクトラム利用率の高精度測定法を開発し、空間的・時間的な周波数利用状況の測定、ホワイトスペース推定手法の確立を目的とし、(1) 周波数bin毎に低S/N で誤検出・不検出の確率が小さい高精度スペクトラム利用率測定手法の確立、(2) (1)の測定手法に基づくスペクトラム利用率測定装置の開発と実証、(3) (2)の開発装置を用いて実験を行い、面的周波数利用状況の測定法およびホワイトスペースの推定法を明らかにする、の３つの課題を設定して研究を進めている。本年度は、研究計画に基づき、課題(1)(2)の検討を進めた。
課題(1)では、提案する周波数bin毎の受信電力の累積確率分布を用いたスペクトル利用率測定法について、OFDMに加えてシングルキャリア変調信号での評価を行い、提案手法が受信信号によらず有効であることを明らかにした。また、２５年度の研究で明らかになった低受信SNR時に測定誤差が増大する問題点を改善するため、雑音の累積分布を基準として、受信信号の雑音部分の累積分布との二乗誤差が最小となる雑音の占有率を推定する、最小二乗法を用いたスペクトル占有率測定法を考案し、Matlabによる計算機シミュレーション系を構築して、既存方式との性能比較を行い、測定可能な受信SNRを約5dB改善でき、高感度化が可能なことを明らかにした。また、課題(2)では、新たに提案した最小二乗法を用いたスペクトル占有率測定法の実現性を明らかにするため、スペクトラム利用率測定装置と組み合わせて使用する処理ソフトウェアの改良を行い、提案測定法による測定性能改善効果を実験により明らかにした。以上の課題(1)(2)の成果は、電子情報通信学会東京支部学生発表会、電子情報通信学会ソフトウェア無線研究会技術報告および総合大会にて発表を行った。
課題(3)は、車載の測定系の整備を行い、基礎実験を行った。
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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
平成２６年度は以下の計画で研究を進めることとしていた。
課題(1)では、提案するスペクトル利用率測定法の低SNRで測定誤差を軽減する手法を検討し、測定性能の改善を図る。また、課題(2)では測定誤差軽減手法をソフトウェア実装し測定性能改善効果を確認する。課題(3)では、車載測定系を整備し予備測定実験を実施する。
課題(1)では、低SNRで測定誤差を軽減する手法として、閾値の基準となる雑音の累積分布を基準として、受信信号の雑音部分の累積分布との二乗誤差が最小となる雑音の占有率を推定する、最小二乗法を用いたスペクトル占有率測定法を考案した。提案方式の性能評価を行うため、Matlabによる計算機シミュレーション系を構築して、従来方式との性能比較を行い、測定可能な受信SNRを約5dB低減でき高感度化を図れることを明らかにした。
課題(2)では、新たに提案した、最小二乗法を用いたスペクトル占有率測定法の実現性を明らかにするため、スペクトラム利用率測定装置の処理ソフトウェアの改良を行い、従来方式との性能比較評価を行って、提案方式によれば測定可能な受信SNRを約5dB低減でき、高感度化を図ることができることを明らかにした。
以上の課題(1)(2)の成果は、電子情報通信学会東京支部学生発表会、電子情報通信学会ソフトウェア無線研究会技術報告、総合大会にて発表を行った。
以上述べたように、課題(1)(2)では、周波数bin毎の受信電力の累積確率分布を用いたスペクトル利用率測定法の測定性能を改善するための手法を考案し、Matlabによる計算機シミュレーション、実験により改善効果を明らかにした。これらの結果は、電子情報通信学会ソフトウェア無線研究会技術報告および総合大会、電子情報通信学会東京支部学生発表会にて発表を行った。課題(3)が計画よりやや遅れているが、概ね計画通りに目標を達成している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２７年度は最終年度であり、以下の計画で研究を進める。
課題(1)(2)では、概ね目標とする受信SNRが0dB程度までスペクトル占有率を測定できるスペクトル利用率測定法の確立ができた。しかしながら、の測定性能を評価するための計算機シミュレーション系を構築し、各種パラメータが利用率測定性能に与える影響を明らかにした。しかし、開発装置における測定に要する時間は、測定誤差を小さくするには1000サンプル以上の測定データが必要で、実際のスペクトル占有率測定において、30分程度の長い時間を要する問題がある。これは致命的な問題ではないが、測定の効率化のため、測定時間短縮の手法を検討する。また、これまでは静的なAWGNチャネルでの評価を行ってきたが、実際には周波数選択性フェージングによる影響が考えられるため、この環境における測定性能の評価も併せて行う。
課題(3)では、車載の測定系を整備し、今年度内に大学構内および構外で予備測定実験、ならびに測定実験を実施する。そのうえで、取得した離散データから２次元スプライン補間などにより面的に補間することで、面的な周波数利用状況を推定する手法を検討し、面的な周波数利用状況評価法を確立する。
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| Causes of Carryover |
平成２６年度に予定していた車載の測定系を整備、大学構内および構外で測定実験で、スペクトラム占有率測定法の性能向上のための検討に時間を要し、測定用のアンテナ、増幅器、測定用冶具具の選定・購入が遅延したためである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２６年度に予定していたスペクトラム占有率測定用のアンテナ、増幅器、測定用冶具具の購入に使用する。
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