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三次元実空間情報を利用した高信頼プロアクティブミリ波通信制御

研究課題

研究課題/領域番号 17H03266
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
研究機関京都大学

研究代表者

守倉 正博  京都大学, 情報学研究科, 教授 (20467400)

研究分担者 山本 高至  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (30423015)
西尾 理志  東京工業大学, 工学院, 准教授 (80711522)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020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: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2017年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
キーワードミリ波通信 / 無線ネットワーク / 通信品質予測 / プロアクティブ制御 / 機械学習 / コンピュータビジョン / 深層学習 / 強化学習 / 教師あり学習 / 通信制御 / 無線アクセス / 深度カメラ / 空間センシング / RGB-Dカメラ / 確率幾何学
研究成果の概要

本研究の目的は、ミリ波通信をはじめとする高周波帯無線通信における見通し通信路遮蔽等の本質的課題を3次元空間情報を活用することで解決し、途切れない信頼性の高い無線通信ネットワークを実現することである。特に機械学習を応用することで、3次元空間情報を内包するRGB画像や深度画像などから直接的に無線通信品質、具体的には将来(数百ミリ秒先)の受信電力やスループットを正確に予測することを可能とした。加えて、予測情報に基づき通信品質を向上するプロアクティブ制御技術を確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の学術的意義は、3次元センシング情報をもとに無線通信品質を予測・制御するという新たな視座をもたらした点にある。従来では、電波伝搬モデルから通信品質モデルを構築してきたが、複数の基地局・端末・遮蔽物が存在する環境で、動的に変化するミリ波通信品質を高精度に予測することは難しかったが、物体の位置関係や移動を正確に推定できるカメラを用いることで高精度な予測が可能となった。また、本研究の産業的意義としては、ARやVR、4K/8K映像配信など広帯域かつ途切れないことが要求される次世代サービスに向け、安定大容量な無線通信の提供を可能としたことであり、Beyond 5Gや6Gの実現に寄与するものである。

報告書

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

    (54件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (41件) (うち国際学会 13件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Oulu(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Deakin University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Oulu(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Deakin University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Distillation-Based Semi-Supervised Federated Learning for Communication-Efficient Collaborative Training with Non-IID Private Data2021

    • 著者名/発表者名
      Itahara Sohei、Nishio Takayuki、Koda Yusuke、Morikura Masahiro、Yamamoto Koji
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Mobile Computing

      巻: - 号: 1 ページ: 191-205

    • DOI

      10.1109/tmc.2021.3070013

    • 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] Communication-Efficient Multimodal Split Learning for mmWave Received Power Prediction2020

    • 著者名/発表者名
      Koda Yusuke、Park Jihong、Bennis Mehdi、Nishio Takayuki、Yamamoto Koji、Morikura Masahiro、Nakashima Kota
    • 雑誌名

      IEEE Communications Letters

      巻: - 号: 6 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1109/lcomm.2020.2978824

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Deep-Reinforcement-Learning-Based Distributed Vehicle Position Controls for Coverage Expansion in mmWave V2X2019

    • 著者名/発表者名
      TAYA Akihito、NISHIO Takayuki、MORIKURA Masahiro、YAMAMOTO Koji
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E102.B 号: 10 ページ: 2054-2065

    • DOI

      10.1587/transcom.2018EBP3299

    • NAID

      130007722121

    • ISSN
      0916-8516, 1745-1345
    • 年月日
      2019-10-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proactive Received Power Prediction Using Machine Learning and Depth Images for mmWave Networks2019

    • 著者名/発表者名
      Nishio Takayuki、Okamoto Hironao、Nakashima Kota、Koda Yusuke、Yamamoto Koji、Morikura Masahiro、Asai Yusuke、Miyatake Ryo
    • 雑誌名

      IEEE Journal on Selected Areas in Communications

      巻: 37 号: 11 ページ: 2413-2427

    • DOI

      10.1109/jsac.2019.2933763

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Handover Management for mmWave Networks with Proactive Performance Prediction Using Camera Images and Deep Reinforcement Learning2019

    • 著者名/発表者名
      Koda Yusuke、Nakashima Kota、Yamamoto Koji、Nishio Takayuki、Morikura Masahiro
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Cognitive Communications and Networking

      巻: - 号: 2 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1109/tccn.2019.2961655

    • 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] 劣モジュラ最適化を用いたミリ波無線LAN基地局のスリープ制御2018

    • 著者名/発表者名
      江上晃弘, 西尾理志, 守倉正博, 山本高至
    • 巻
      J101-B
    • 号
      5
    • ページ
      383-395
    • DOI

      10.14923/transcomj.2017MOP0010

    • ISSN
      1344-4697
    • 年月日
      2018-05-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement Method of Temporal Attenuation by Human Body in Off-the-Shelf 60?GHz WLAN with HMM-Based Transmission State Estimation2018

    • 著者名/発表者名
      Koda Yusuke、Yamamoto Koji、Nishio Takayuki、Morikura Masahiro
    • 雑誌名

      Wireless Communications and Mobile Computing

      巻: 2018 号: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1155/2018/7846936

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Joint Deployment of RGB-D Cameras and Base Stations for Camera-Assisted mmWave Communication System2017

    • 著者名/発表者名
      OGUMA Yuta、NISHIO Takayuki、YAMAMOTO Koji、MORIKURA Masahiro
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E100.A 号: 11 ページ: 2332-2340

    • DOI

      10.1587/transfun.E100.A.2332

    • NAID

      130006191416

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 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] カメラ画像を用いた無線通信品質予測のオンライン学習2021

    • 著者名/発表者名
      板原壮平、西尾理志、守倉正博、山本高至
    • 学会等名
      電子情報通信学会SeMI研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Differentially Private Aircomp Federated Learning with Power Adaptation Harnessing Receiver Noise2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Koda, K. Yamamoto, T. Nishio, and M. Morikura,
    • 学会等名
      IEEE Globecom
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Online Trainable Wireless Link Quality Prediction System using Camera Imagery2020

    • 著者名/発表者名
      S. Itahara, T. Nishio, M. Morikura, and K. Yamamoto
    • 学会等名
      IEEE Globecom Open Workshop on Machine Learning in Communications
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transfer Learning-Based Received Power Prediction with Ray-tracing Simulation and Small Amount of Measurement Data2020

    • 著者名/発表者名
      M. Iwasaki, T. Nishio, M. Morikura, and K. Yamamoto
    • 学会等名
      IEEE VTC2020-Fall
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電波伝搬シミュレーションを用いた無線通信の受信電力データ拡張に関する一検討2020

    • 著者名/発表者名
      岩崎正寛、西尾理志、守倉正博、山本高至
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] One Pixel Image and RF Signal Based Split Learning for mmWave Received Power Prediction2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Koda, J. Park, M.. Bennis, K. Yamamoto, T. Nishio, and M. Morikura
    • 学会等名
      ACM International Conference on emerging Networking EXperiments and Technologies (CoNEXT)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cooperative Sensing in Deep RL-Based Image-to-Decision Proactive Handover for mmWave Networks2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Koda, K. Nakashima, K. Yamamoto, T. Nishio, and M. Morikura
    • 学会等名
      IEEE Annual Consumer Communications & Networking Conference (CCNC 2020)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スプリット学習による深度画像の1ピクセル特徴量からのミリ波通信受信電力予測2020

    • 著者名/発表者名
      香田優介、Jihong Park,、Mehdi Bennis、山本高至、西尾理志、守倉正博
    • 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] Transfer Learning-Based Received Power Prediction Using RGB-D camera in mmWave Networks2019

    • 著者名/発表者名
      T. Mikuma, T. Nishio, M. Morikura, K. Yamamoto, Y. Asai, and R. Miyatake
    • 学会等名
      IEEE Vehicular Technology Conference (VTC2019-Spring)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 深層強化学習による深度画像からのミリ波通信プロアクティブハンドオーバ制御2019

    • 著者名/発表者名
      香田優介、中島功太、山本高至、西尾理志、守倉正博
    • 学会等名
      電子情報通信学会 RISING
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 機械学習による深度カメラ映像からのミリ波受信電力予測2019

    • 著者名/発表者名
      西尾理志、山本高至、守倉正博
    • 学会等名
      電子情報通信学会 RISING
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 機械学習を用いたカメラ映像上のユーザと無線LANに接続された端末の対応づけ2019

    • 著者名/発表者名
      小園 涼太、西尾理志、守倉正博、山本高至
    • 学会等名
      電子情報通信学会 ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] マルチカメラを用いた深層強化学習によるミリ波通信プロアクティブハンドオーバ2019

    • 著者名/発表者名
      香田優介、山本高至、西尾理志、守倉正博
    • 学会等名
      電子情報通信学会 ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 深層強化学習を用いた無線LAN最適チャネル制御2019

    • 著者名/発表者名
      中島功太、神矢翔太郎、大津一樹、山本高至、西尾理志、守倉正博
    • 学会等名
      電子情報通信学会ASN研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Concurrent Data Dissemination at Intersections in mmWave for Cooperative Perceptions2018

    • 著者名/発表者名
      A. Taya, T. Nishio, M. Morikura, K. Yamamoto
    • 学会等名
      IEEE Connected and Automated Vehicles Symposium (IEEE CAVS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Impact of Input Data Size on Received Power Prediction Using Depth Images for mmWave Communications,2018

    • 著者名/発表者名
      K. Nakashima, Y. Koda, K. Yamamoto, H. Okamoto, T. Nishio, M. Morikura, Y. Asai, R. Miyatake
    • 学会等名
      IEEE 88th Vehicular Technology Conference (VTC2018-Fall)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Coverage Expansion through Dynamic Relay Vehicle Deployment in MmWave V2I Communications2018

    • 著者名/発表者名
      A. Taya, T. Nishio, M. Morikura, K. Yamamoto
    • 学会等名
      IEEE 87th Vehicular Technology Conference (VTC2018-Spring)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reinforcement Learning Based Predictive Handover for Pedestrian-Aware mmWave Networks,2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Koda, K. Yamamoto, T. Nishio, M. Morikura,_
    • 学会等名
      IEEE Conference on Computer Communications Workshops (INFOCOM WKSHPS)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Recurrent neural network-based received signal strength estimation using depth images for mmWave communications2018

    • 著者名/発表者名
      H. Okamoto, T. Nishio, M. Morikura, and K. Yamamoto,
    • 学会等名
      IEEE Annual Consumer Communications & Networking Conference (CCNC 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 深層強化学習を使った車両移動制御によるミリ波路車間通信のカバレッジ拡大2018

    • 著者名/発表者名
      田谷昭仁、西尾理志、守倉正博、山本高至
    • 学会等名
      電子情報通信学会RCS研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 加速度センサとモーションキャプチャを用いた通信端末とカメラ映像上のユーザのマッピング2018

    • 著者名/発表者名
      小園涼太、西尾理志、守倉正博、槙 優一、松川尚司、合田卓矢、犬童拓也
    • 学会等名
      電子情報通信学会MoNA研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 深度画像を用いた深層強化学習によるミリ波通信のトラヒック制御の検討2018

    • 著者名/発表者名
      三熊智哉、西尾理志、守倉正博、淺井裕介、宮武 遼
    • 学会等名
      電子情報通信学会MoNA研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 機械学習による無線通信品質予測と通信制御2018

    • 著者名/発表者名
      西尾理志
    • 学会等名
      電子情報通信学会SR研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 強化学習による遮蔽者の位置情報を活用したミリ波通信ハンドオーバ制御の実験的評価2018

    • 著者名/発表者名
      香田優介、山本高至、西尾理志、守倉正博
    • 学会等名
      電子情報通信学会RCS研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 深層学習を用いた深度画像からのミリ波通信受信信号電力予測2018

    • 著者名/発表者名
      中島功太、香田優介、山本高至、岡本浩尚、西尾理志、守倉正博
    • 学会等名
      電子情報通信学会RCS研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ミリ波無線LAN基地局のスリープ制御への劣モジュラ最適化の応用2018

    • 著者名/発表者名
      江上晃弘、西尾理志、守倉正博、淺井裕介、宮武 遼
    • 学会等名
      電子情報通信学会MoNA研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ミリ波路車間通信のカバレッジ拡大のための深層強化学習による車両移動制御2018

    • 著者名/発表者名
      田谷昭仁、西尾理志、守倉正博、山本高至
    • 学会等名
      電子情報通信学会MoNA研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 遮蔽者の位置情報を活用したミリ波通信ハンドオーバ制御への強化学習応用2018

    • 著者名/発表者名
      香田優介、山本高至、西尾理志、守倉正博
    • 学会等名
      電子情報通信学会SR研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 深層強化学習を用いた車両移動によるミリ波路車間通信のカバレッジ拡大2018

    • 著者名/発表者名
      田谷昭仁、西尾理志、守倉正博、山本高至
    • 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] 遮蔽者の位置情報を活用した強化学習によるミリ波通信予測的ハンドオーバ2018

    • 著者名/発表者名
      香田優介、山本高至、西尾理志、守倉正博
    • 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] 無線通信制御への機械学習応用2018

    • 著者名/発表者名
      西尾理志
    • 学会等名
      電子情報通信学会 RCC研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 教師あり学習を用いた付加情報からの無線通信品質推定の検討2017

    • 著者名/発表者名
      西尾理志、山本高至、守倉正博
    • 学会等名
      電子情報通信学会CQ研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 信号区間推定機能を備えた簡易なIEEE 802.11adミリ波信号電力測定システムの実現2017

    • 著者名/発表者名
      香田優介、山本高至、西尾理志、守倉正博
    • 学会等名
      電子情報通信学会RCS研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 劣モジュラ最適化を用いたミリ波通信基地局の集中スリープ制御の検討2017

    • 著者名/発表者名
      江上晃弘、西尾理志、守倉正博、山本高至
    • 学会等名
      電子情報通信学会CQ研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 機械学習の無線通信制御への応用2017

    • 著者名/発表者名
      西尾理志
    • 学会等名
      電子情報通信学会CQ研究会学生ワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 信号区間推定機能を備えた簡易なIEEE 802.11ad無線LAN信号電力測定システム2017

    • 著者名/発表者名
      香田優介、山本高至、西尾理志、守倉正博
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic Base Station Sleep Control via Submodular Optimization for Green mmWave Networks2017

    • 著者名/発表者名
      Egami Akihiro、Nishio Takayuki、Morikura Masahiro、Yamamoto Koji
    • 学会等名
      CROWNCOM 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Time Series Measurement of IEEE 802.11ad Signal Power Involving Human Blockage with HMM-Based State Estimation2017

    • 著者名/発表者名
      Koda Yusuke、Yamamoto Koji、Nishio Takayuki、Morikura Masahiro
    • 学会等名
      IEEE Vehicular Technology Conference (VTC-Fall) 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 車車間ミリ波通信における空間情報を用いた受信電力推定2017

    • 著者名/発表者名
      田谷昭仁、西尾理志、守倉正博、山本高至
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] コネクテッドカーのためのマルチホップミリ波通信によるカバレッジ拡大2017

    • 著者名/発表者名
      田谷昭仁、西尾理志、守倉正博、山本高至
    • 学会等名
      電子情報通信学会MoNA研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 機械学習の基礎と無線通信制御への応用2017

    • 著者名/発表者名
      西尾理志
    • 学会等名
      IEEE AP-S Kansai Joint Chapter Tutorial
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] RGB-Dカメラと機械学習を用いたプロアクティブミリ波通信制御

    • URL

      http://www.imc.cce.i.kyoto-u.ac.jp/ja/research/cammwave/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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