| Project/Area Number |
18J23015
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Communication/Network engineering
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| Research Institution | Nagoya University |
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| Research Fellow |
中島 康雄 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2020: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
Fiscal Year 2019: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
Fiscal Year 2018: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
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| Keywords | 通信 / 確率共鳴 / 雑音 / 低分解能回路 / 理論解析 / モデル化 / 復調方式 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，雑音を利用することで性能が向上する現象(確率共鳴)を通信分野へと応用し，省電力・高感度な通信システムを構築することを目指す．これまでの研究では，分解能がわずか1bitしかない簡易な回路を用いた受信機において，本来復調できない多値振幅変調信号を，雑音を利用することで復調する手法を提案し，その応用先を模索してきた．
本年度は，まず提案手法を用いる場合における理論体系の構築と信号処理手法の確立を目的とした検討を行った．まず，雑音と分解能が1bitの回路を用いたシステムを数式でモデル化し，その出力を確定信号と出力雑音に分解する手法を提案した．それにより，入力振幅と入力雑音によって定まるある範囲内においては，出力における確定信号の成分が入力信号に対して線形的に応答することが明らかになった．つまり本検討で導出した範囲内においては従来の通信システムで用いられていた，線形系を基にした信号処理手法が適用可能であることを示した．また本手法では上述の範囲外における入出力間の非線形性をもモデル化することが可能であるため，他の信号処理手法を組み合わせて利用することも期待できる．
以上の検討によって，通信システムにおいて雑音を利用した現象を如何に解釈し扱うかという課題を解決した．これにより雑音を利用した通信システムの理解及び設計に寄与すると考えられる．
また，本手法の具体的な適用先の１つとして，ミリ波通信におけるマルチアンテナ受信機に適用した場合の評価を行った．ミリ波通信におけるマルチアンテナ受信機は消費電力の面から実現が難しく，分解能が1bitの回路の利用が期待されている応用先の１つである．分解能を1bitとすることで消費電力を数十から数百分の一にできる一方で，本年度の検討によって導出した条件下では通信性能面においても約1.96dB差まで迫ることが可能であることを明らかにした．
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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
本年度当初は提案手法における通信路変動の影響とそれに対応する手法の検討を予定していた．この課題の解決のために従来用いられていた信号手法が適用可能かどうかを検討する過程で，雑音を利用した通信システム自体を理論的にモデル化することによって，従来多く検討されてきた線形系における信号処理理論の適用範囲に落とし込むという，より汎用性の高い方針を考案し，そちらの検討を行った．本検討の結果として，導出した条件下においては雑音を利用した通信システムを従来の信号処理で多く検討されてきた線形系として表現できることが明らかになった．これにより，通信路変動の影響に対応する以外の信号処理手法も，提案手法と組み合わせた利用が期待できる．以上のように雑音を利用した現象を応用した通信システムのモデル化によって従来の信号処理手法との組み合わせが可能になり発展性が向上したため，本研究は概ね順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の検討結果を基に，雑音を利用した通信システムにおける応用的な信号処理手法について検討していく予定である．本年度の検討によって，通信路を決めるパラメータが正しくわかっていれば，最適な復調手法の利用が期待できる．一方で通信路のパラメータは時々刻々と変化する．そこで，それらを推定しつつ信号処理を行うアルゴリズムを検討し，提案手法をより現実的かつ応用的に利用できるものにすることを目指す．
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
