Development of Fundamental Theory for Communication and Sensing over a doubly selective channel in highly mobile environment
| Project/Area Number |
23K26104
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| Project/Area Number (Other) |
23H01409 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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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 | Kyushu University (2024)
Tokyo Institute of Technology (2023) |
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Principal Investigator |
實松 豊 九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (60336063)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大橋 正良 株式会社国際電気通信基礎技術研究所, 適応コミュニケーション研究所, 連携研究員 (50500154)
櫻井 幸一 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (60264066)
牟田 修 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (80336065)
篠原 克寿 一橋大学, 大学院経営管理研究科, 教授 (50740429)
森 慎太郎 福岡大学, 工学部, 助教 (90734913)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000)
Fiscal Year 2026: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
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| Keywords | 二重選択性フェージング / 通信とセンシング / 遅延・ドップラー推定 / レーダ / スペクトル拡散 / レーダー / ドップラー周波数 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、海、空、宇宙空間における通信とセンシングを行う信号処理の基礎理論構築を目指す。海中音響通信や低軌道衛星通信で課題となるのは大きなドップラー周波数である。センシングでは物体までの距離を十分高い精度で測定することを目標とする。
本研究では、申請者らが過去に提案したGabor分割スペクトル拡散(GDSS)信号を拡張し、ドップラー周波数対策のための送信信号の設計、効果的なドップラー周波数の検出法、二重選択性フェージングの補償、高い時間周波数分解能を達成するとともに、MIMO通信/レーダまで構築することを目標とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来のレーダ方式は、チャープ信号、パルス圧縮方式、LFM (Linear Frequency Modulation) 方式など、多種多様な方式が存在しているが、これらをそのまま使って通信を行うことには様々な問題があり、通信とセンシングを同時に解決する新方式が望まれている。本研究では、通信とセンシング（レーダ）の融合を行うための最も基礎的な研究テーマを、ドップラーシフトの発生する環境下での信号同期確立手法を開発することと捉えている。本研究では工学的応用を意識しつつ、より数学に近い理論構築を目指している。なかでも、フーリエ変換における遅延演算とドップラー演算の対称性およびこれらの演算の順序の非可換性に着目している。
今年度の実績としては、送信信号に対し設計基準を与えた。従来の我々の提案では、送信信号はプロトタイプであるガウス波形を時間と周波数を等間隔にずらした N × M の波形にプラスマイナス１をランダムに乗算して足し合わせることとしていた。送信信号がデータ信号である場合は、送信シンボルが不明であるため、このような仮定は現実に即している。一方、パイロット信号が使用できる場合は、プラスマイナス１の部分を適切に選択する必要があった。本年度は、遅延とドップラー周波数の検出を容易にするため、ambiguity関数の原点（ピーク）の周囲が2次元 sinc 関数で十分高い精度で近似できることを設計の基準とした。数値実験により精度が大幅に向上することを示した。この結果を、国内研究会で公表した。
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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
結果の概要に示したように、数値シミュレーションの結果は良好である。また、本研究課題のテーマを含む、数学の力をつかった次世代通信をテーマとした研究課題を九州大学マスフォアインダストリ研究所の共同利用に申請し、2024年度開催のテーマとして採択された。数学の専門家との意見交換を通して研究が進展することが大いに期待できる。このように研究は順調に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に信号の設計法の方針を提示した。令和6年度は、これに基づき設定パラメータに具体的な値を入れたシミュレーションを行う。また既存手法との性能比較を数多く行い、提案法の優位性を示すとともに、国際会議に論文を投稿する。令和6年度九州大学マスフォアインダストリ研究所の共同利用「情報通信の技術革新のための基礎数理（研究代表者實松豊）」は、通信工学のための数学理論構築を目指しており、本研究課題と関連が深い。この共同利用の活動を通して、通信とセンシングの数理のための数学理論構築を推進する。本研究課題の理論的側面としては、研究計画に沿ってMIMOアンテナへの拡張を検討する。同時に研究分担者と協力しソフトウェア無線の実験環境の準備を進める。
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Report
(1 results)
Research Products
(8 results)
