2013 Fiscal Year Research-status Report
端末の信号処理負荷をフリーにする多素子基地局アレー構成法の研究
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25420362
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
西森 健太郎 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (90500611)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | Very Large MIMO / 干渉除去 / マルチユーザMIMO |
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| Research Abstract |
本研究では，基地局アンテナを多素子化することで，基地局の信号処理の低減および端末側の信号処理負荷をフリーとする多素子基地局アレー(Very Large MIMO)のハードウエア構成法を提案することを目的として検討を進めている．平成25年度は，以下の基礎検討を行った．
(1) 通常，マルチユーザMIMOでは，Zero Forcing (ZF)と呼ばれる干渉信号に指向性のヌルを形成するアルゴリズムが用いられているが，素子数が増加すると信号処理量が増大する．このため，信号処理負荷が小さいMaximum Ratio Combining (MRC)とZFの性能評価をスモールセル環境で評価した．その結果，自分のセル外に干渉が存在する場合は，干渉数が多くなっても，MRCでも十分な性能が得られること，ZFでもすべての干渉信号にヌルを形成せず，主要な干渉信号にヌルを形成すればよいことを明らかにした．
(2) スモールセルでは，広い帯域確保のために10GHz以上の高い周波数の使用が検討されているが伝搬損失は大きくなる．そこで，本検討では，帯域が周波数の5%使用できるという条件で，Very Large MIMOに適した通信周波数したところ，セルサイズに応じて最適となる通信周波数が存在することを明らかにした．具体的には，セルサイズが40m程度より大きければ低い周波数(3～6GHz)，それよりも小さいセルでは，高い周波数(10～20GHz)が有効であることを明らかにした．
(3) スモールセルでは，見通し環境が想定される．見通し内環境および多素子化に有効なMIMOに適したアンテナ配置と簡易制御法を提案しその効果を確認した．提案手法は素子間隔を適切に選ぶこおｔでZFと同程度の特性を得ることを明らかにした．また，MIMOの伝搬環境変動に関する基礎データを取得した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
・まず，H25年度はVery Large MIMOの基礎検討を行うことを目的としていた．そのため，評価ツールを計画通り作成するとともに，MRCという簡易制御でVery Large MIMOの指向性制御としての使用できる目途が確認できた．また，Very Large MIMOに有効な通信周波数も評価ができた．
・この評価とは別に，見通し内環境および多素子化に有効なMIMOのアンテナ配置法と簡易制御法を提案しその効果を確認することができた．また，MIMOの伝搬環境変動の評価も新たに行うことができた．
・以上の成果を学会発表および論文化を行った．査読付論文2件，査読付レター2件，査読付国際会議2件，研究会7件，大会11件といった多くの成果を出すことができ，当初の計画以上に検討が進展できていると判断できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画に基づき今後も検討を進める．今後は，昨年度作成したツールをもとに，より実際の伝搬環境に近い環境でMRCなどの簡易制御の評価を行い，伝搬環境に適したアンテナ配置を提案する．また，研究室で所有するハードウエアを用いて実際のVery Large MIMOの性能評価を行う予定である．その中で，装置内変動補償やアナログとディジタルを融合する制御の提案をH26年度に行い，最終評価をH27年度に行う予定である．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
H25年度に調達を予定していた，Very Large MIMO用ハードウエアが大学内の予算等で調達できたため，本装置を発注しなかったため．
H26年度とH27年度にかけて，アンテナ制作やハードウエアの改良にH25年度で残った予算を使用する予定である．また，高速計算機を購入し，Very Large MIMOの大規模計算を行う予定である．
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