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中継端末にバッファを用いた無線分散ネットワークの高信頼かつ低遅延プロトコル

研究課題

研究課題/領域番号 17H03259
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 通信・ネットワーク工学
研究機関東京大学

研究代表者

杉浦 慎哉  東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (30394927)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2019年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2018年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2017年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
キーワード協調通信 / バッファ / 中継選択 / 全二重 / 非直交多元接続 / 物理層セキュリティ / 全二重通信 / 遅延耐性ネットワーク / ワイヤレス通信 / IoT / 中継 / マルコフ連鎖 / 非直交マルチプルアクセス / 先端的通信 / セキュア・ネットワーク / 情報通信工学
研究成果の概要

無線通信システムにおいて、分散ノード群が協調して動作することでネットワーク全体の通信品質が向上する協調通信技術が知られている。本研究では、各分散ノードにおいてこれまで広くは利用されてこなかったデータバッファの自由度を最大限活用することにより、システム設計自由度を上げ、従来の性能限界を上回る方式を提案した。特に、非直交多元接続、および、全二重通信と組み合わせたバッファ利用協調通信プロトコルを提案した。理論解析と数値解析により、実効送信レートと信頼性、秘匿性の向上を確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、データバッファを利用した無線通信ネットワークを対象として、非直交多元接続と全二重通信のコンセプトを利用した新しい方式を提案した。このことは、さらなる高性能化が重要である次世代ワイヤレス通信システムへの適用検討に重要である。今回対象とした方式は基本的な技術であるため、実用化時には幅広い通信システムへの波及効果が期待できる。引き続き、本技術の実用化に向けた研究に取り組んでいく。

報告書

(5件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2022 2021 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Seoul National Univ. of Science & Tech.(韓国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Performance Analysis of Hybrid Buffer-Aided Cooperative Protocol Based on Half-Duplex and Virtual Full-Duplex Relay Selections2021

    • 著者名/発表者名
      Srirutchataboon Gan、Kochi Jun、Sugiura Shinya
    • 雑誌名

      IEEE Open Journal of the Communications Society

      巻: 2 ページ: 1862-1873

    • DOI

      10.1109/ojcoms.2021.3102027

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hybrid NOMA/OMA Broadcasting-and-Buffer-State-Based Relay Selection2021

    • 著者名/発表者名
      Kochi Jun、Nakai Ryota、Sugiura Shinya
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Vehicular Technology

      巻: 70 号: 2 ページ: 1618-1631

    • DOI

      10.1109/tvt.2021.3054904

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Physical Layer Security in Buffer-State-Based Max-Ratio Relay Selection Exploiting Broadcasting With Cooperative Beamforming and Jamming2019

    • 著者名/発表者名
      R. Nakai and S. Sugiura
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Information Forensics and Security

      巻: 14 号: 2 ページ: 431-444

    • DOI

      10.1109/tifs.2018.2854711

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Generalized buffer-state-based relay selection with collaborative beamforming2018

    • 著者名/発表者名
      R. Nakai, M. Oiwa, K. Lee, and S. Sugiura
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Vehicular Technology

      巻: 67 号: 2 ページ: 1245-1257

    • DOI

      10.1109/tvt.2017.2751582

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Buffer-state-and-thresholding-based amplify-and-forward cooperative networks2017

    • 著者名/発表者名
      M. Oiwa, R. Nakai, and S. Sugiura
    • 雑誌名

      IEEE Wireless Communications Letters

      巻: 6 号: 5 ページ: 674-677

    • DOI

      10.1109/lwc.2017.2729547

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Physical layer security of buffer-aided hybrid virtual full-duplex and half-duplex relay selection2022

    • 著者名/発表者名
      G. Srirutchataboon and S. Sugiura
    • 学会等名
      IEEE 95th Vehicular Technology Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ハイブリッドNOMA/OMA選択に基づくバッファ利用協調通信2021

    • 著者名/発表者名
      河内淳、中井陵太、杉浦慎哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] バッファ状態に基づく中継ノード同時利用による物理レイヤセキュリティ2018

    • 著者名/発表者名
      中井陵太、杉浦慎哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 中継ノード間干渉を考慮したバッファ利用全二重協調通信2018

    • 著者名/発表者名
      三科達也、杉浦慎哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Generalized virtual full-duplex relaying protocol based on buffer-aided half-duplex relay nodes2017

    • 著者名/発表者名
      M. Oiwa and S. Sugiura
    • 学会等名
      IEEE Global Communications Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 仮想全二重バッファ利用無線ネットワークにおけるブロードキャスト型中継プロトコル2017

    • 著者名/発表者名
      大岩美春、杉浦慎哉
    • 学会等名
      第32回信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] バッファ状態に基づく中継ノード選択と協調ビームフォーミング2017

    • 著者名/発表者名
      中井陵太、大岩美春、杉浦慎哉
    • 学会等名
      第32回信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 杉浦研究室ホームページ

    • URL

      http://sgurlab.iis.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2018 実績報告書 2017 実績報告書
  • [備考] 杉浦研究室webページ

    • URL

      http://sgurlab.iis.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-01-30  

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