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劣決定線形観測に基づく離散値ベクトルの再構成

研究課題

研究課題/領域番号 18K04148
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21020:通信工学関連
研究機関京都大学 (2020)
大阪市立大学 (2018-2019)

研究代表者

林 和則  京都大学, 国際高等教育院, 教授 (50346102)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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)
キーワード劣決定線形観測 / スパース性 / 離散性 / グループスパース性 / 非凸最適化 / 圧縮センシング / スパースモデリング / IoT / 複素信号 / 離散値ベクトル / 過負荷信号処理
研究成果の概要

MIMO通信の性能解析に使用されるCGMT (convex Gaussian min-max theorem)による手法を適用し,劣決定線形観測からのSOAV (sum-of-absolute-value) 最適化に基づく離散値ベクトル再構成の理論的な性能解析を行い,大システム極限におけるシンボル誤り確率や平均二乗誤差を導出することに成功した.また,SOAV最適化を拡張することで,複素の離散値ベクトルの再構成やグループスパース性を考慮した複素離散値ベクトルの再構成手法も新たに開発した.さらに,非凸の正則化項を採用することで大幅な特性改善を達成し,IoT環境での有効性を計算機実験により確認した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

圧縮センシングは多くの信号のもつスパース性を利用することで,その次元よりも少ない線形観測から実際に観測された信号を再構成する手法であり,すでに多くの分野で利用されている.本研究はその適用範囲をさらに拡大するものであり,信号が離散性を有する場合にも圧縮センシングと同様に信号の次元よりも少ない線形観測から未知ベクトルを再構成できるアルゴリズムを開発し,さらにその理論限界を明らかにしている点で学術的な意義がある.また,特に情報通信分野で扱われる信号は複素領域の離散性を有するため,益々重要度を高めつつある情報通信システムの性能改善に直接つながるという点で社会的な意義も大きい.

報告書

(4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
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 9件)

  • [雑誌論文] An Acceleration Method of Sparse Diffusion LMS based on Message Propagation2021

    • 著者名/発表者名
      A. Nakai-Kasai and K. Hayashi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E104.B 号: 2 ページ: 141-148

    • DOI

      10.1587/transcom.2020EBT0001

    • NAID

      130007979463

    • ISSN
      0916-8516, 1745-1345
    • 年月日
      2021-02-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Asymptotic Performance of Discrete-Valued Vector Reconstruction via Box-Constrained Optimization with Sum of l1 Regularizers2020

    • 著者名/発表者名
      R. Hayakawa and K. Hayashi
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Signal Process.

      巻: 68 ページ: 4320-4335

    • DOI

      10.1109/tsp.2020.3011282

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Discreteness and Group Sparsity Aware Detection for Uplink Overloaded MU-MIMO Systems2020

    • 著者名/発表者名
      R. Hayakawa, A. Nakai-Kasai, and K. Hayashi
    • 雑誌名

      APSIPA Trans. Signal Inf. Process.

      巻: 9(21) 号: 1 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1017/atsip.2020.19

    • 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] Diffusion LMS based on Message Passing Algorithm2019

    • 著者名/発表者名
      A. Nakai-Kasai and K. Hayashi
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: vol. 7, no. 1 ページ: 47022-47033

    • DOI

      10.1109/access.2019.2909775

    • 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] Discreteness-Aware Decoding for Overloaded Non-Orthogonal STBCs via Convex Optimization2018

    • 著者名/発表者名
      R. Hayakawa and K. Hayashi
    • 雑誌名

      IEEE Communications Letters

      巻: vol. 22, no. 10 号: 10 ページ: 2080-2083

    • DOI

      10.1109/lcomm.2018.2866446

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Discreteness-Aware Approximate Message Passing for Discrete-Valued Vector Reconstruction2018

    • 著者名/発表者名
      R. Hayakawa and K. Hayashi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Signal Processing

      巻: vol. 66, no. 24 号: 24 ページ: 6443-6457

    • DOI

      10.1109/tsp.2018.2877170

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reconstruction of Complex Discrete-Valued Vector via Convex Optimization with Sparse Regularizers2018

    • 著者名/発表者名
      R. Hayakawa and K. Hayashi
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: vol. 6, no. 1 ページ: 66499-66512

    • DOI

      10.1109/access.2018.2878886

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 離散性とスパース性を利用した無線通信のための過負荷信号処理2020

    • 著者名/発表者名
      林,早川,中井
    • 学会等名
      電子情報通信学会RCS研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] An Overloaded IoT Signal Detection Method using Non-convex Sparse Regularizers2020

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi, A. Nakai, A. Hirayama, H. Honda, T. Sasaki, H. Yasukawa, R. Hayakawa
    • 学会等名
      APSIPA Annual Summit and Conference (APSIPA ASC 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimal Combination Weight for Sparse Diffusion Least-Mean-Square based on Consensus Propagation2020

    • 著者名/発表者名
      A. Nakai-Kasai and K. Hayashi
    • 学会等名
      APSIPA Annual Summit and Conference (APSIPA ASC 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 非凸スパース正則化とグループスパース性を用いた過負荷MU-MIMO OFDM/SC-CP信号検出法の検討2020

    • 著者名/発表者名
      中井,平山,本多,佐々木,安川,早川,林
    • 学会等名
      電子情報通信学会RCC研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 合意伝搬法を用いたスパース拡散LMSアルゴリズム2020

    • 著者名/発表者名
      中井彩乃, 林 和則
    • 学会等名
      電子情報通信学会無線通信システム研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 離散性とグループスパース性を利用した上りリンク過負荷MU-MIMO OFDM信号検出法に関する検討2020

    • 著者名/発表者名
      早川 諒, 中井彩乃, 林 和則
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会2020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Performance Analysis of Discrete-Valued Vector Reconstruction based on Box-Constrained Sum of L1 Regularizers2019

    • 著者名/発表者名
      R. Hayakawa, K. Hayashi
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Discrete-Valued Vector Reconstruction by Optimization with Sum of Sparse Regularizers,2019

    • 著者名/発表者名
      R. Hayakawa, K. Hayashi
    • 学会等名
      European Signal Processing Conference (EUSIPCO2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 非凸最適化に基づく離散値ベクトル再構成アルゴリズム2019

    • 著者名/発表者名
      早川 諒, 林 和則
    • 学会等名
      電子情報通信学会高信頼制御通信研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] An Overloaded SC-CP IoT Signal Detection Method via Sparse Complex Discrete-Valued Vector Reconstruction2019

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi, A. Nakai, R. Hayakawa
    • 学会等名
      2019 APSIPA Annual Summit and Conference (APSIPA ASC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Differentiable Programming based Step Size Optimization for LMS and NLMS Algorithms2019

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi, K. Shiohara, T. Sasaki
    • 学会等名
      2019 APSIPA Annual Summit and Conference (APSIPA ASC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 凸最適化を用いた上りリンク過負荷MU-MIMO SC-CP信号検出法2019

    • 著者名/発表者名
      中井彩乃, 早川 諒, 林 和則
    • 学会等名
      電子情報通信学会高信頼制御通信研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] スパース拡散LMSアルゴリズムのメッセージ伝搬に基づく高速化手法2019

    • 著者名/発表者名
      中井彩乃, 林 和則
    • 学会等名
      電子情報通信学会無線通信システム研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 離散性とグループスパース性を利用したIoT環境のための上りリンク過負荷MU-MIMO OFDM/SC-CP信号検出法2019

    • 著者名/発表者名
      中井彩乃, 早川 諒, 林 和則
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 信号の離散性を利用した過負荷信号処理2019

    • 著者名/発表者名
      林 和則, 早川 諒, 中井彩乃
    • 学会等名
      電子情報通信学会無線通信システム研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] An Adaptive Combination Rule for Diffusion LMS based on Consensus Propagation2018

    • 著者名/発表者名
      A. Nakai, K. Hayashi
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Distributed Approximate Message Passing with Summation Propagation2018

    • 著者名/発表者名
      R. Hayakawa, K. Hayashi
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 過負荷非直交STBCのための凸最適化を用いた復号法2018

    • 著者名/発表者名
      早川 諒, 林 和則
    • 学会等名
      電子情報通信学会高信頼制御通信研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] スパース正則化を用いた凸最適化に基づく複素離散値ベクトル再構成2018

    • 著者名/発表者名
      早川 諒, 林 和則
    • 学会等名
      電子情報通信学会第33回 信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Uplink Overloaded MU-MIMO OFDM Signal Detection Methods using Convex Optimization2018

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi, A. Nakai, R. Hayakawa, S. Ha
    • 学会等名
      APSIPA Annual Summit and Conference (APSIPA ASC 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スパース正則化項の和を用いた複素離散値ベクトル再構成2018

    • 著者名/発表者名
      早川 諒, 林 和則
    • 学会等名
      電子情報通信学会高信頼制御通信研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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