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大規模アンテナアレイによる高速かつ非同期な広帯域通信方式の確立

研究課題

研究課題/領域番号 17H07036
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分補助金
研究分野 通信・ネットワーク工学
研究機関広島市立大学

研究代表者

石川 直樹  広島市立大学, 情報科学研究科, 助教 (00801713)

研究期間 (年度) 2017-08-25 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード大規模アンテナアレイ / 情報理論 / 差動符号化 / 非同期検出 / 空間変調 / インデックス変調 / 順列変調 / 非正方射影 / 無線通信 / 広帯域通信 / 移動体通信 / 情報通信工学
研究成果の概要

大規模アンテナアレイシステムにおいて、高いスループットを維持したまま非同期検出を可能とする差動符号化方式について研究した。拡大体と順列行列による差動空間変調に基づき、制限付き通信路容量、濃度、復号演算量、信頼性の観点から基礎的な特性を明らかにした。また、「正方・非正方射影」と命名した独自のコンセプトにより、従来の差動符号化方式の欠点であった送信レートの低下問題を解決した。これにより、送信アンテナ数がM本の場合は送信レートを最大M倍まで改善できる。IEEE国際誌における5件の論文発表を通して、高速かつ非同期な広帯域通信方式の基礎理論を確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は過去20年間に渡って研究されてきた差動符号化方式の課題を解決する唯一の方式である。直交性のある正方行列(ユニタリ行列)を非正方行列に射影し、非直交にも関わらず直交しているかのようにチャネル推定不要の非同期検出を可能とする点が特に独創的だと考えている。送信レートが非常に高く通信オーバーヘッドが小さいという利点を活かし、無線通信デバイスのバッテリ消費削減に加え、モノのインターネットや小型ドローンの無線制御などへの応用が期待できる。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 2件)

  • [国際共同研究] サウサンプトン大学(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Southampton(英国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Indian Institute of Science(インド)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Finite-cardinality single-RF differential space-time modulation for improving the diversity-throughput tradeoff2019

    • 著者名/発表者名
      Chao Xu, Peichang Zhang, Rakshith Rajashekar, Naoki Ishikawa, Shinya Sugiura, Li Wang, and Lajos Hanzo
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Communications

      巻: 67 号: 1 ページ: 318-335

    • DOI

      10.1109/tcomm.2018.2869812

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Differential space-time coding dispensing with channel-estimation approaches the performance of its coherent counterpart in the open-loop massive MIMO-OFDM downlink2018

    • 著者名/発表者名
      Naoki Ishikawa, Rakshith Rajashekar, Chao Xu, Shinya Sugiura, and Lajos Hanzo
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Communications

      巻: 66 号: 12 ページ: 6190-6204

    • DOI

      10.1109/tcomm.2018.2867528

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] 50 years of permutation, spatial and index modulation: From classic RF to visible light communications and data storage2018

    • 著者名/発表者名
      N. Ishikawa, S. Sugiura, and L. Hanzo
    • 雑誌名

      IEEE Communications Surveys and Tutorials

      巻: 印刷中 号: 3 ページ: 1-34

    • DOI

      10.1109/comst.2018.2815642

    • 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] Single-RF index shift keying aided differential space-time block coding2018

    • 著者名/発表者名
      C. Xu, R. Rajashekar, N. Ishikawa, S. Sugiura, and L. Hanzo
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Signal Processing

      巻: 66 号: 3 ページ: 773-788

    • DOI

      10.1109/tsp.2017.2768019

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Algebraic Differential Spatial Modulation is Capable of Approaching the Performance of its Coherent Counterpart2017

    • 著者名/発表者名
      Rakshith Rajashekar, Chao Xu, Naoki Ishikawa, Shinya Sugiura, K.V.S. Hari, Lajos Hanzo
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Communications

      巻: 65 ページ: 4260-4273

    • DOI

      10.1109/tcomm.2017.2720170

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 非正方差動符号化方式の適応的検出アルゴリズムと大規模ミリ波MIMO-OFDM通信への適用2018

    • 著者名/発表者名
      石川 直樹
    • 学会等名
      電子情報通信学会 信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 空間変調の流行と50年間の研究変遷2018

    • 著者名/発表者名
      石川 直樹
    • 学会等名
      電子情報通信学会スマート無線研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 空間変調のミリ波・可視光・マルチキャリア通信応用2017

    • 著者名/発表者名
      石川 直樹
    • 学会等名
      電子情報通信学会ワイドバンドシステム研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 大規模アンテナアレイOFDMシステムに適した低密度差動ブロック符号の提案2017

    • 著者名/発表者名
      石川 直樹, 杉浦 慎哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会 信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-08-25   更新日: 2020-03-30  

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