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ナイキスト基準の限界を超える高速無線伝送のための送信信号設計指針の確立

研究課題

研究課題/領域番号 17K18871
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 電気電子工学およびその関連分野
研究機関東京大学 (2018-2020)
東京農工大学 (2017)

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) 2017-06-30 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワードfaster-than-Nyquist信号伝送 / 電力制御 / 伝送容量 / 変復調 / ワイヤレス通信 / 先端的通信 / Faster-than-Nyqsuit / 非直交リソース配分 / Faster-than-Nyquist信号伝送 / FTN / ナイキスト基準 / インデックス変調 / 伝搬路推定 / パイロット設計
研究成果の概要

ワイヤレス通信の分野では利用しやすい周波数帯域が逼迫しており、物理層において高い性能を実現することがますます重要になってきている。本研究ではナイキスト基準の限界を超える通信であるfaster-than-Nyquist (FTN) 信号伝送を対象として、送信シンボルとその電力制御の設計指針を示した。特に、固有値分解に基づいてFTN特有のシンボル間干渉の影響を除去し、相互情報量を導出することで、最適な電力配分を求めた。結果として、同じルートレイズドコサインフィルタを用いたナイキスト基準に基づく信号伝送方式と比べた場合に、ロールオフ率の分だけ高い周波数利用効率を実現できることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、ナイキスト基準の限界を超える通信であるfaster-than-Nyquist (FTN) 信号伝送を対象として、情報理論の観点から得られうる利得の上限を明らかにした。このことは、さらなる高周波数利用効率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。今回対象とした信号伝送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)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Secrecy performance of eigendecomposition-based FTN signaling and NOFDM in quasi-static fading channel2021

    • 著者名/発表者名
      Sugiura Shinya
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Wireless Communications

      巻: 20 号: 9 ページ: 5872-5882

    • DOI

      10.1109/twc.2021.3070891

    • 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] Eigenvalue-Decomposition-Precoded Ultra-Dense Non-Orthogonal Frequency-Division Multiplexing2020

    • 著者名/発表者名
      Osaki Seichiroh、Ishihara Takumi、Sugiura Shinya
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Wireless Communications

      巻: 19 ページ: 8165-8178

    • DOI

      10.1109/twc.2020.3019664

    • 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] Tradeoff Between Calculation Precision and Information Rate in Eigendecomposition-Based Faster-Than-Nyquist Signaling2020

    • 著者名/発表者名
      Masaki Keita、Ishihara Takumi、Sugiura Shinya
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 8 ページ: 223461-223471

    • DOI

      10.1109/access.2020.3043244

    • 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] SVD-Precoded Faster-Than-Nyquist Signaling With Optimal and Truncated Power Allocation2019

    • 著者名/発表者名
      T. Ishihara and S. Sugiura
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Wireless Communications

      巻: 18 号: 12 ページ: 5909-5923

    • DOI

      10.1109/twc.2019.2940632

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Differentially Modulated Spectrally Efficient Frequency-Division Multiplexing2019

    • 著者名/発表者名
      S. Osaki, M. Nakao, T. Ishihara, and S. Sugiura
    • 雑誌名

      IEEE Signal Processing Letters

      巻: 26 号: 7 ページ: 1046-1050

    • DOI

      10.1109/lsp.2019.2918688

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Performance Analysis and Constellation Optimization of Star-QAM-Aided Differential Faster-Than-Nyquist Signaling2019

    • 著者名/発表者名
      Sagayama Chie、Ishihara Takumi、Sugiura Shinya
    • 雑誌名

      IEEE Signal Processing Letters

      巻: 26 号: 1 ページ: 144-148

    • DOI

      10.1109/lsp.2018.2882696

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spectrally Efficient Frequency Division Multiplexing With Index-Modulated Non-Orthogonal Subcarriers2018

    • 著者名/発表者名
      Nakao Miyu、Sugiura Shinya
    • 雑誌名

      IEEE Wireless Communications Letters

      巻: 8 号: 1 ページ: 233-236

    • DOI

      10.1109/lwc.2018.2867869

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Differential faster-than-Nyquist signaling2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ishihara and S. Sugiura
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 6 ページ: 4199-4206

    • DOI

      10.1109/access.2018.2800002

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Faster-than-Nyquist signaling with index modulation2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ishihara and S. Sugiura
    • 雑誌名

      IEEE Wireless Communications Letters

      巻: 6 号: 5 ページ: 630-633

    • DOI

      10.1109/lwc.2017.2724517

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] State-of-the-art design of index modulation in the space, time, and frequency domains: Benefits and fundamental limitations2017

    • 著者名/発表者名
      S. Sugiura, T. Ishihara, and M. Nakao
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 5 ページ: 21774-21790

    • DOI

      10.1109/access.2017.2763978

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 固有値分解を利用したFTN伝送のプリコーディングと相互情報量の最大化2021

    • 著者名/発表者名
      石原拓実、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
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Precoded faster-than-Nyquist signaling with optimal power allocation in frequency-selective channel2021

    • 著者名/発表者名
      Ishihara Takumi、Sugiura Shinya
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Communications Workshops (ICC Workshops)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Eigenvalue Distribution on Precoded Faster-than-Nyquist Signaling with Power Allocation2020

    • 著者名/発表者名
      Masaki Keita、Ishihara Takumi、Sugiura Shinya
    • 学会等名
      IEEE 92nd Vehicular Technology Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Non-Orthogonal Frequency-Division Multiplexing Based on Eigenvalue Decomposition2020

    • 著者名/発表者名
      Osaki Seichiroh、Ishihara Takumi、Sugiura Shinya
    • 学会等名
      IEEE 92nd Vehicular Technology Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimal and suboptimal power allocation for SVD-precoded faster-than-Nyquist signaling2019

    • 著者名/発表者名
      T. Ishihara and S. Sugiura
    • 学会等名
      IEEE 90th Vehicular Technology Conference
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Faster-than-Nyquist signaling with differential encoding and noncoherent detection2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ishihara and S. Sugiura
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Faster-than-Nyquist信号の差動符号化と非同期検出2018

    • 著者名/発表者名
      石原拓実, 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 実施状況報告書
  • [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
      2020 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
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
  • [備考] 杉浦研究室ホームページ

    • URL

      http://web.tuat.ac.jp/~sugiura/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 東京農工大学テニュアトラックホームページ

    • URL

      http://www.tenure-track-tuat.org/tenure/technology/post_41.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2022-01-27  

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