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

• 研究課題/領域番号: 09J00333
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 通信・ネットワーク工学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 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
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2010年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2009年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
• キーワード: 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

研究概要

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。

研究成果

• [雑誌論文] Divided Static Random Access Memory for Data Aggregation in Wireless Sensor Nodes (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Matauda, S.Izumi, Y.Sakai, T.Takeuchi, H.Fujiwara, H.Kawaguchi, C.Ohta, M.Yoshimoto
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Communications 巻: vol.E95-B,no.1 ページ: 178-188
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Low-Power Multi Resolution Spectrum Sensing Architecture for a Wireless Sensor Network with Cognitive Radio (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Konishi, S.Izumi, K.Tsuruda, H.Lee, T.Takeuchi, M.Yoshimoto, H.Kawaguchi
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics 巻: Vol.E94-A,No.11 ページ: 2287-2294
  • 査読あり
• [雑誌論文] Data-Intensive Sound Acquisition System with Large-Scale Microphone Array (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Noguchi, T.Takagi, K Kugata, S.Izumi, M.Yoshimoto, H.Kawaguchi
  • 雑誌名: Journal of Information Processing Society of Japan (IPSJ) 巻: vol.19 ページ: 129-140
  • 査読あり
• [雑誌論文] A 58-uW Single-Chip Sensor Node Processor with Communication Centric Design (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Izumi, T.Takeuchi, T.Matsuda, H.Lee, T.Konishi, K.Tsuruda, Y.Sakai, H.Kawaguchi, C.Ohta, M.Yoshimoto
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Electronics vol.E93-C, no.3 ページ: 261-269
  • 査読あり
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告
  • 発表場所: 機械振興会館
• [学会発表] Data Aggregation Protocol for Multiple Sound Sources Acquisition with Microphone Array Network (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Izumi, H.Noguchi, T.Takagi, K.Kugata, S.Soda, M.Yoshimoto, H.Kawaguchi
  • 学会等名: 20th International Conference on Computer Communications and Networks (ICCCN)
  • 発表場所: Hawaii
• [学会発表] Positioning System for Mobile Terminals Using a Microphone Array Network as an Intuitive Interface (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Soda, K.Kugata, T.Takagi, H.Noguchi, S.Izumi, M.Yoshimoto, H.Kawaguchi
  • 学会等名: Third Joint Workshop on Hands-free Speech Communication and Microphone Arrays (HSCMA)
  • 発表場所: Scotland
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告
  • 発表場所: 機械振興会館
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 集積回路研究会(ICD)
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県)
  • 年月日: 2010-10-06
• [学会発表] A 58-uW Sensor Node LSI with Synchronous MAC Protocol (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Izumi, T.Takeuchi, T.Matsuda, H.Lee, T.Konishi, K.Tsuruda, Y.Sakai, C.Ohta, H.Kawaguchi, M.Yoshimoto
  • 学会等名: Asia-Pacific Radio Science Conference (AP-RASC)
  • 発表場所: International Conference Center, (Toyama)
  • 年月日: 2010-09-25
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 日本音響学会2010年秋季研究発表会
  • 発表場所: 関西大学(大阪府)
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] A Low-Power Multi Resolution Spectrum Sensing (MRSS) Architecture for a Wireless Sensor Network with Cognitive Radio (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Izumi, K.Tauruda, T.Takeuchi, H.Lee, H.Kawaguchi, M.Yoshimota
  • 学会等名: IARIA International Conference on Sensor Technologies and Applications (SENSORCOMM)
  • 発表場所: NOVOTEL VENEZIA MESTRE CASTELLANA, Venezia Mestre, (Italy)
  • 年月日: 2010-07-18
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: LSIとシステムのワークショップ2010
  • 発表場所: 北九州国際会議場(福岡県)
  • 年月日: 2010-05-18
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 小西恵大、李赫鍾、和泉慎太郎、竹内隆、川口博、吉本雅彦
  • 学会等名: LSIとシステムのワークショップ2010
  • 発表場所: 北九州国際会議場(福岡県)
  • 年月日: 2010-05-18
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 集積回路研究会(ICD)
  • 発表場所: キャンパス・イノベーションセンター東京(東京都)
  • 年月日: 2009-10-09
• [学会発表] A 58-uW Single-Chip Sensor Node Processor Using Synchronous MAC Protocol (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Takeuchi, S.Izumi, T.Matsuda, H.Lee, Y.Otake, T.Konishi, K.Tsuruda, Y.Sakai, H.Fujiwara, C.Ohta, H.Kawaguchi, M.Yoshimoto
  • 学会等名: IEEE/JSAP Symposium on VLSI Circuits
  • 発表場所: RIHGA Royal Hotel Kyoto, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2009-06-03
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 和泉慎太郎、松田隆志、竹内隆、川口博、太田能、吉本雅彦
  • 学会等名: LSIとシステムのワークショップ2009
  • 発表場所: 北九州国際会議場(福岡県)
  • 年月日: 2009-05-20
• [学会発表] A Single-Chip Sensor Node LSI with Synchronous MAC Protocol and Divided Data-Buffer SRAM (2009)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: IEEE International SoC Design Conference
  • 発表場所: BEXCO Convention Halls in Busan, Korea(South)
• [備考]
  • URL: http://www28.cs.kobe-u.ac.jp/~shin/
• [備考]
  • URL: http://www28.cs.kobe-u.ac.jp/~shin/
• [備考]
  • URL: http://www28.cs.kobe-u.ac.jp/~shin/