Research on ultra-low ACLP wireless communication systems using multi-dimensional signal processing
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18H01434
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21020:Communication and network engineering-related
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| Research Institution | Nanzan University (2021)
Ibaraki University (2018-2020) |
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Principal Investigator |
梅比良 正弘 南山大学, 理工学部, 教授 (00436239)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
王 瀟岩 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (10725667)
武田 茂樹 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (50323209)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
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| Keywords | PAPR / ACLP / 多次元信号処理 / 線形化 / 等化 / ACI / ガードバンド / ACI（隣接チャネル間干渉） / ACLP（隣接チャネル漏洩電力） / 隣接チャネル漏洩電力 / 隣接チャネル間干渉 / 非線形歪 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度同様、課題①：ピーク対平均電力比（PAPR）、隣接チャネル漏洩電力（ACLP）の小さな信号方式、課題②：移動端末の隣接チャネル漏洩電力（ACI）を低減するHPA線形化システム、課題③：実証実験の３課題を設定して研究を進めた。
課題①では、昨年度提案のOQAM-DFTs-OFDM方式に、オーバーラップウィンドウ処理を用いたOW(Overlap-Windowed)-OQAM-DFTs-OFDM方式を提案し、従来方式に比べACLPを30～40dB低減できることを示した。また、信号解析を行い、Nシンボルに対してサブキャリア数がN+1となること、ナイキスト成分が実数となりPAPRが大きくなることを明らかにした。これを改善するため、ナイキスト周波数成分の振幅を1/2にしたNH(Nyquist Half)-OW-OQAM-DFTs-OFDM方式、ナイキスト周波数成分を複素化しサブキャリア数を1低減してNとしたCN(Complex Nyquist)-OW-OQAM-DFTs-OFDM方式を提案し、QAM-DFTs-OFDMに比べPAPRを1.2～1.3dB低減できること、サブキャリア数Nが小さい場合にPAPR低減効果が大きいことを示した。
課題②では、基地局で移動端末HPA入出力特性を推定する昨年度の提案方式では、HPA入出力特性推定精度向上に長いパイロットが必要で、端末へのフィードバック情報量も多くなるため、HPA線形システムの方式見直しを行った。その結果、HPA入出力特性をメモリに保持し動作点のみを制御するHPA線形化方式、HPAモデルパラメータを推定するHPA線形化方式を考案し、その実現性ならびに所要動作点推定精度を計算機シミュレーションにより明らかにした。
課題③では、現在想定している実験装置では十分なダイナミックレンジが確保できないことが判明したため、実験系の整備を行った。
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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
課題①では、オーバーラップウィンドウ処理を用いたOW(Overlap-Windowed)-OQAM-DFTs-OFDM方式を提案し、昨年度提案のOW-DFTs-OFDM方式と同等のACLPを30～40dB低減できることを示した。さらに、提案方式の信号解析を行い、PAPRは改善できるがサブキャリア数が1増加すること、ナイキスト成分が実数となりPAPRがわずかに大きくなることを明らかにした。この問題に対して、PAPRを改善したNH(Nyquist Half)-OW-OQAM-DFTs-OFDM方式、サブキャリア数を1低減できるCN(Complex Nyquist)-OW-OQAM-DFTs-OFDM方式を提案し、提案方式によりPAPR改善、サブキャリア数N低減が可能なことを計算機シミュレーションにより確認できたことから、進捗は概ね計画通りと評価できる。
課題②では、昨年度提案の、移動端末からのパイロット信号を用いて、基地局にてHPA入出力特性を推定する方式では、推定精度向上に長いパイロットが必要で、端末へのフィードバック情報量も多くなるため、大幅な方式見直しを行った。その結果、推定精度向上、フィードバック情報量低減に有効な、HPA入出力特性をメモリ保持し動作点のみを制御してプリディストーションを行うHPA線形化方式、HPAモデルを設定し、モデルパラメータを推定するHPA線形化方式を考案し、実現性と所要推定精度を計算機シミュレーションにより明らかにした。動作点検出手法の検討と更なる特性評価を進める必要はあるが、進捗は計画通りと評価できる。
課題③では、ダイナミックレンジの確保のため、新たに装置を購入して実験系の整備を行った。
課題②で方式見直しを行ったため、一部遅れは見られるが、全体としては概ね順調に進捗していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度も課題(1) 低PAPR・ACLP信号方式、課題(2) 非線形歪等化システム、課題(3)実証実験の３課題に沿って研究を進める。
課題(1)では、低PAPRと低ACLPを両立するOW(Overlap-windowed)-OQAM(Offset QAM)-DFTs-OFDM方式の更なる検討を進める。2019年度提案のナイキスト周波数成分の振幅を1/2にしたNH(Nyquist Half)-OW-OQAM-DFTs-OFDM方式、ナイキスト周波数成分を複素化しサブキャリア数を1低減してNとしたCN(Complex Nyquist)-OW-OQAM-DFTs-OFDM方式において、HPAの出力バックオフ、受信フィルタ特性に応じたEVMやACLP/ACI、誤り率特性を評価する。またπ/4シフトQAM を用いた新DFTs-OFDM方式を提案し、従来方式に対するPAPR・ACLP改善効果を明らかにする。
課題(2)では、HPA入出力特性モデルを用いてパラメータ推定を行う方法、およびHPA入出力特性の測定結果を用いて動作点を推定するHPA線形化方式の詳細検討を進める。提案方式に適した非線形特性推定用パイロット信号構成法およびAWGN、周波数選択性フェージングチャネルでのACLP改善効果を評価する。さらに、各種AM/AM・AM/PM特性のHPAにおける提案方式のACLP低減効果を評価すると共に、HPA線形化の更新手法を検討する。
課題(3)は、課題(1)で提案する低PAPR・ACLP信号方式と、課題(2)で提案するHPA線形化システムのACLP／ACI低減効果、電力利用効率・周波数利用効率改善効果を実験により実証する。令和2年度は、元年度に整備したシグナルアナライザを用いて実験系を構築し、PAPR、ACLP、EVM等の基本特性を評価する。
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Report
(2 results)
Research Products
(15 results)
