電力効率を3桁向上させるセンサネットワークのレイヤ間垂直統合研究

• Project/Area Number: 09J00333
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Communication/Network engineering
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 和泉 慎太郎 神戸大学, 自然科学系先端融合研究環・重点研究部, 助教
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2009: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
• Keywords: VLSI / センサーネットワーク / 低消費電力 / 垂直統合設計 / マイクロホンアレイ / センサネットワーク

Research Abstract

平成23年度は、昨年度に引き続きアプリケーション層までを含んだセンサネットワークの垂直統合設計研究をおこなった。
本研究ではセンサネットワークの新たな応用分野としてマイクアレイを用いる音声インタフェースに着目し、センサネットワーク技術を用いたネットワーク型マイクアレイシステムを提案している。提案システムでは、小規模なマイクアレイ・センサノード(サブアレイ)を多数配置し、それらの間で有線ネットワークを構築して協調動作をおこなうことで、従来の大規模マイクアレイにおける演算量や消費電力の問題を解決する。小規模なマイクアレイ・センサノード(サブアレイ)を多数配置し、それらの間で有線ネットワークを構築して協調動作をおこなうことで、大規模なマイクアレイ音声処理システムを実現する。従来のデータ収集のみを目的としたアプリケーションとは異なり、ネットワーク型マイクアレイシステムには「リアルタイム処理」、「センサノード間の時刻同期」、「ネットワーク分散処理」という3つの機能が必要であった。
さらに本年度の研究成果として、複数音源に対応するマイクアレイネットワークシステムのためのクラスタベース経路構築手法を提案した。提案ルーティング手法をマイクアレイネットワークに適用することで、複数の音源位置に対して効率の良い経路を構築し、各音源からの音声を同時に収集することができる。これにより、例えば複数話者に対応した音声会議システムなどが実現できる。

Research Products

• [Journal Article] Divided Static Random Access Memory for Data Aggregation in Wireless Sensor Nodes (2012)
  • Author(s): T.Matauda, S.Izumi, Y.Sakai, T.Takeuchi, H.Fujiwara, H.Kawaguchi, C.Ohta, M.Yoshimoto
  • Journal Title: IEICE Transactions on Communications Volume: vol.E95-B,no.1 Pages: 178-188
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Low-Power Multi Resolution Spectrum Sensing Architecture for a Wireless Sensor Network with Cognitive Radio (2011)
  • Author(s): T.Konishi, S.Izumi, K.Tsuruda, H.Lee, T.Takeuchi, M.Yoshimoto, H.Kawaguchi
  • Journal Title: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics Volume: Vol.E94-A,No.11 Pages: 2287-2294
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Data-Intensive Sound Acquisition System with Large-Scale Microphone Array (2011)
  • Author(s): H.Noguchi, T.Takagi, K Kugata, S.Izumi, M.Yoshimoto, H.Kawaguchi
  • Journal Title: Journal of Information Processing Society of Japan (IPSJ) Volume: vol.19 Pages: 129-140
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A 58-uW Single-Chip Sensor Node Processor with Communication Centric Design (2010)
  • Author(s): S.Izumi, T.Takeuchi, T.Matsuda, H.Lee, T.Konishi, K.Tsuruda, Y.Sakai, H.Kawaguchi, C.Ohta, M.Yoshimoto
  • Journal Title: IEICE Transactions on Electronics vol.E93-C, no.3 Pages: 261-269
  • Peer Reviewed
• [Presentation] マイクアレイネットワークを用いたホームネットワークサービス向けハンズフリー音声インタフェース (2012)
  • Author(s): 祖田心平, 中村匡秀, 松本真佑, 松原典行, 久賀田耕史, 和泉慎太郎, 川口博, 吉本雅彦
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告
  • Place of Presentation: 機械振興会館
• [Presentation] Data Aggregation Protocol for Multiple Sound Sources Acquisition with Microphone Array Network (2011)
  • Author(s): S.Izumi, H.Noguchi, T.Takagi, K.Kugata, S.Soda, M.Yoshimoto, H.Kawaguchi
  • Organizer: 20th International Conference on Computer Communications and Networks (ICCCN)
  • Place of Presentation: Hawaii
• [Presentation] Positioning System for Mobile Terminals Using a Microphone Array Network as an Intuitive Interface (2011)
  • Author(s): S.Soda, K.Kugata, T.Takagi, H.Noguchi, S.Izumi, M.Yoshimoto, H.Kawaguchi
  • Organizer: Third Joint Workshop on Hands-free Speech Communication and Microphone Arrays (HSCMA)
  • Place of Presentation: Scotland
• [Presentation] マイクアレイネットワークを用いた宅内サービス実現可能性の検討 (2011)
  • Author(s): 祖田心平, まつ本真佑, 中村匡秀, 和泉慎太郎, 川口博, 吉本雅彦
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告
  • Place of Presentation: 機械振興会館
• [Presentation] ネットワーク型マイクロホンアレイ間のデータ集約による音声信号ビームフォーミング (2010)
  • Author(s): 和泉慎太郎、野口紘希、高木智也、久賀田耕史、祖田心平、吉本雅彦、川口博
  • Organizer: 集積回路研究会(ICD)
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉県)
  • Year and Date: 2010-10-06
• [Presentation] A 58-uW Sensor Node LSI with Synchronous MAC Protocol (2010)
  • Author(s): S.Izumi, T.Takeuchi, T.Matsuda, H.Lee, T.Konishi, K.Tsuruda, Y.Sakai, C.Ohta, H.Kawaguchi, M.Yoshimoto
  • Organizer: Asia-Pacific Radio Science Conference (AP-RASC)
  • Place of Presentation: International Conference Center, (Toyama)
  • Year and Date: 2010-09-25
• [Presentation] 分散処理を用いた超低消費電力ネットワーク型マイクロホンアレーの研究 (2010)
  • Author(s): 祖田心平、久賀田耕史、高木智也、和泉慎太郎、野口紘希、吉本雅彦、川口博
  • Organizer: 日本音響学会2010年秋季研究発表会
  • Place of Presentation: 関西大学(大阪府)
  • Year and Date: 2010-09-15
• [Presentation] A Low-Power Multi Resolution Spectrum Sensing (MRSS) Architecture for a Wireless Sensor Network with Cognitive Radio (2010)
  • Author(s): S.Izumi, K.Tauruda, T.Takeuchi, H.Lee, H.Kawaguchi, M.Yoshimota
  • Organizer: IARIA International Conference on Sensor Technologies and Applications (SENSORCOMM)
  • Place of Presentation: NOVOTEL VENEZIA MESTRE CASTELLANA, Venezia Mestre, (Italy)
  • Year and Date: 2010-07-18
• [Presentation] 時刻同期型MACプロトコルを用いる6.4μWシングルチップセンサーノードLSI (2010)
  • Author(s): 和泉慎太郎、李赫鍾、小西恵大、岡顕久、松田隆志、竹内隆、太田能、川口博、吉本雅彦
  • Organizer: LSIとシステムのワークショップ2010
  • Place of Presentation: 北九州国際会議場(福岡県)
  • Year and Date: 2010-05-18
• [Presentation] ワイヤレスセンサネットワークのためのΔ-Σ変調とデジタルアシストを用いたイメージ信号除去に関する研究 (2010)
  • Author(s): 小西恵大、李赫鍾、和泉慎太郎、竹内隆、川口博、吉本雅彦
  • Organizer: LSIとシステムのワークショップ2010
  • Place of Presentation: 北九州国際会議場(福岡県)
  • Year and Date: 2010-05-18
• [Presentation] 時刻同期型MACプロトコルを用いる58-uWワンチップセンサノードプロセッサ (2009)
  • Author(s): 和泉慎太郎、竹内隆、松田隆志、李赫鍾、小西恵大、鶴田嵩、酒井康晴、川口博、太田能、吉本雅彦
  • Organizer: 集積回路研究会(ICD)
  • Place of Presentation: キャンパス・イノベーションセンター東京(東京都)
  • Year and Date: 2009-10-09
• [Presentation] A 58-uW Single-Chip Sensor Node Processor Using Synchronous MAC Protocol (2009)
  • Author(s): T.Takeuchi, S.Izumi, T.Matsuda, H.Lee, Y.Otake, T.Konishi, K.Tsuruda, Y.Sakai, H.Fujiwara, C.Ohta, H.Kawaguchi, M.Yoshimoto
  • Organizer: IEEE/JSAP Symposium on VLSI Circuits
  • Place of Presentation: RIHGA Royal Hotel Kyoto, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2009-06-03
• [Presentation] 時刻同期型MACプロトコルの垂直統合設計によるセンサノードVLSIの低消費電力化 (2009)
  • Author(s): 和泉慎太郎、松田隆志、竹内隆、川口博、太田能、吉本雅彦
  • Organizer: LSIとシステムのワークショップ2009
  • Place of Presentation: 北九州国際会議場(福岡県)
  • Year and Date: 2009-05-20
• [Presentation] A Single-Chip Sensor Node LSI with Synchronous MAC Protocol and Divided Data-Buffer SRAM (2009)
  • Author(s): 竹内隆, 和泉慎太郎, 松田隆志, 李赫鍾, 小西恵大, 鶴田嵩, 酒井康晴, 川口博, 太田能, 吉本雅彦
  • Organizer: IEEE International SoC Design Conference
  • Place of Presentation: BEXCO Convention Halls in Busan, Korea(South)
• [Remarks]
  • URL: http://www28.cs.kobe-u.ac.jp/~shin/
• [Remarks]
  • URL: http://www28.cs.kobe-u.ac.jp/~shin/
• [Remarks]
  • URL: http://www28.cs.kobe-u.ac.jp/~shin/