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学習に基づく多次元無線環境認識によるスマートスペクトラム

研究課題

研究課題/領域番号 18KK0109
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

配分区分基金
審査区分 中区分21:電気電子工学およびその関連分野
研究機関東京農工大学

研究代表者

梅林 健太  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20451990)

研究分担者 藤井 威生  電気通信大学, 先端ワイヤレス・コミュニケーション研究センター, 教授 (10327710)
太田 真衣  福岡大学, 工学部, 助教 (20708523)
須藤 克弥  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (70821867)
研究期間 (年度) 2018-10-09 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2021年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2019年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2018年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワードスマートスペクトラム / ダイナミック周波数アクセス / コグニティブ無線 / 周波数利用観測 / 周波数共用 / 周波数資源マネジメント / 周波数管理 / 機械学習 / MEC / ダイナミックスペクトラムアクセス / 周波数利用モデル化
研究成果の概要

高効率な周波数共用には、周波数利用の詳細な把握が必要であるが、現在の観測及びモデリング技術ではその精度が不足しており、把握が困難とされている。本研究課題では、各端末での周波数利用観測結果に対し、多次元の無線物理量(受信電力、周波数利用率等)及び通信品質メトリックを推定する手法を提案してきた。加えて、観測及び認識で得た情報を基に、適切な周波数資源管理法と、高効率な無線通信ネットワークの運用(スペクトラム活用法)の検討に取り組み、セキュアなRadio Environment Mapに基づく周波数利用の把握方法の確立、機械学習技術を用いた高度な周波数利用観測方の設計法を確立させてきた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで、周波数資源の管理法として、一般的なモデルが用いられることが主に検討されてきた。このようなアプローチでは、実際の状況にそぐわないことから、過剰なマージンの設定が用いられ、結果として保守的で非効率な周波数利用管理となる。本研究課題では、実際の観測結果に基づくダイナミックな周波数資源の管理を採用することで、状況に応じて高効率な周波数資源管理が達成可能であることが確認された。特に、高精度で達成可能な多次元の周波数利用観測法、そして実際の周波数利用に応じた新たな周波数管理法の方向性を明らかとした。研究開発された各技術は、ローカル5G等の将来の周波数資源活用法の基盤技術となる。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (55件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (10件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 8件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (34件) (うち国際学会 24件、 招待講演 1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] オウル大学(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] オウル大学(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] リバプール大学(英国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] オウル大学(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] リバプール大学(英国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Oulu/VTT(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Liverpool(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] The University of Liverpool(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Oulu(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] VTT(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Enhanced Signal Detection and Constellation Design for Massive SIMO Communications With 1-Bit ADCs2023

    • 著者名/発表者名
      Abdelhameed Doaa、Umebayashi Kenta、Atzeni Italo、Tolli Antti
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 11 ページ: 11749-11765

    • DOI

      10.1109/access.2023.3242210

    • 関連する報告書
      2022 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] Energy Detection for <i>M</i>-QAM Signals2023

    • 著者名/発表者名
      Ishihara Shun、Umebayashi Kenta、Lehtomaki Janne J.
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 11 ページ: 6305-6319

    • DOI

      10.1109/access.2023.3237396

    • 関連する報告書
      2022 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] Proactive Radar Protection System in Shared Spectrum via Forecasting Secondary User Power Levels2022

    • 著者名/発表者名
      Sone Su P.、Lehtomaki Janne、Khan Zaheer、Umebayashi Kenta、Javed Zunera
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 10 ページ: 40367-40380

    • DOI

      10.1109/access.2022.3166844

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] An Improvement of Security Scheme for Radio Environment Map under Massive Attacking2022

    • 著者名/発表者名
      Ying Gao, Takeo Fujii
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: - ページ: 45508-45521

    • DOI

      10.1109/access.2022.3170478

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-Efficiency FCME-Based Noise Power Estimation for Long-Term and Wide-Band Spectrum Measurements2021

    • 著者名/発表者名
      Iwata Hiroki、Umebayashi Kenta、Al-Tahmeesschi Ahmed、Lehtomaki Janne
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 9 ページ: 149883-149893

    • DOI

      10.1109/access.2021.3124905

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Feature-Based Deep Neural Networks for Short-Term Prediction of WiFi Channel Occupancy Rate2021

    • 著者名/発表者名
      Al-Tahmeesschi Ahmed、Umebayashi Kenta、Iwata Hiroki、Lehtomaki Janne、Lopez-Benitez Miguel
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 9 ページ: 85645-85660

    • DOI

      10.1109/access.2021.3088423

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Packet Delivery Ratio Prediction for V2V Based on Radio Environment Map Considering Hidden Terminal Problem2020

    • 著者名/発表者名
      Ueda Ayumu、Fujii Takeo
    • 雑誌名

      International Journal of Intelligent Transportation Systems Research

      巻: 19 号: 1 ページ: 254-263

    • DOI

      10.1007/s13177-020-00239-w

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Design of Spectrum Usage Detection in Wideband Spectrum Measurements2019

    • 著者名/発表者名
      Umebayashi Kenta、Tamaki Yoshitaka、Lopez-Benitez Miguel、Lehtomaki Janne J.
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 7 ページ: 133725-133737

    • DOI

      10.1109/access.2019.2938549

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] On the Sample Size for the Estimation of Primary Activity Statistics Based on Spectrum Sensing2019

    • 著者名/発表者名
      Ahmed Al-Tahmeesschi, Miguel Lopez-Benitez, Dhaval K Patel, Janne Lehtomaki, Kenta Umebayashi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Cognitive Communications and Networking

      巻: 5 号: 1 ページ: 59-72

    • DOI

      10.1109/tccn.2018.2874456

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Estimation of Primary Channel Activity Statistics in Cognitive Radio Based on Periodic Spectrum Sensing Observations2019

    • 著者名/発表者名
      Miguel Lopez-Benitez, Ahmed Al-Tahmeesschi, Dhaval K Patel, Janne Lehtomaki, Kenta Umebayashi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Wireless Communications

      巻: 18 号: 2 ページ: 983-996

    • DOI

      10.1109/twc.2018.2887258

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Performance Analysis for IRS-Assisted SWIPT with Optimal Phase Shift under Spatially Correlated Fading Channels2023

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Miura, Katsuya Suto, Koya Sato, and Onel Luis Alcaraz Lopez
    • 学会等名
      IEEE 97th Vehicular Technology Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 実機による差動化PLIMのシンボル誤り率評価2023

    • 著者名/発表者名
      山崎仁嗣,増永佳論,松浦弘樹,太田真衣,太郎丸真
    • 学会等名
      2023年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 自律分散制御における干渉回避のための送信待機期間の決定法2023

    • 著者名/発表者名
      今中崇詞,太田真衣,太郎丸真
    • 学会等名
      2023年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 残余空きリソース長に基づくパケット長制御2023

    • 著者名/発表者名
      大橋一輝,太田真衣,太郎丸真
    • 学会等名
      2023年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Utilizing Uncertainty of Time Series Prediction in Spectrum Sharing with Radar Systems2022

    • 著者名/発表者名
      Sone Su Pyae、Lehtomaki Janne、Khan Zaheer、Umebayashi Kenta、Javed Zunera
    • 学会等名
      2022 30th Telecommunications Forum (TELFOR)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 静的遮蔽空間における通信品質改善のためのIRS配置手法,” 信学技法2022

    • 著者名/発表者名
      藤井和貴, 須藤克弥
    • 学会等名
      信学技報
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Kriging-based Trust Nodes Aided REM Construction under Threatening Environment2022

    • 著者名/発表者名
      Ying Gao, Takeo Fujii
    • 学会等名
      2022 IEEE 96th Vehicular Technology Conference (VTC2022-Fall)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Device Adaptive Control Method Considering Power Consumption for Pedestrian-to- Infrastructure Communications2022

    • 著者名/発表者名
      Noriyuki Oki, Atsuki Mukoda, Ayumu Ueda and Takeo Fujii
    • 学会等名
      2022 Thirteenth International Conference on Ubiquitous and Future Networks (ICUFN)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Terminal Selection Based on Multi-armed Bandit under Threatening Environment for Radio Environment Map Construction2022

    • 著者名/発表者名
      Ying Gao, Takeo Fujii
    • 学会等名
      2022 IEEE 95th Vehicular Technology Conference: (VTC2022-Spring)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Classification and discretization of shadowing toward low storage radio map2022

    • 著者名/発表者名
      Keita Katagiri and Takeo Fujii
    • 学会等名
      ICAIIC 2022, online, Feb. 2022
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Throughput prediction by radio environment correlation recognition using crowd sensing and federated learning2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nakaniida and Takeo Fujii
    • 学会等名
      ICAIIC 2022, online, Feb. 2022
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Partitioned Path Loss Models Based on Coefficient of Determination2022

    • 著者名/発表者名
      Keita Katagiri and Takeo Fujii
    • 学会等名
      ICOIN 2022, Online, Jan. 2022
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Forecasting Wireless Network Traffic and Channel Utilization Using Real Network/Physical layer Data2021

    • 著者名/発表者名
      Su Pyae Sone, Janne Lehtomaki, Zaheer Khan, Kenta Umebayashi
    • 学会等名
      2021 Joint European Conference on Networks and Communications & 6G Summit (EuCNC/6G Summit)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Energy Detection for M-QAM Signals2021

    • 著者名/発表者名
      Shun Ishihara, Kenta Umebayashi, Janne Lehtomaki
    • 学会等名
      2021 IEEE 93rd Vehicular Technology Conference (VTC2021-Spring)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 逐次型雑音電力推定法の初期パラメータ設定についての一検討2021

    • 著者名/発表者名
      Leow Yau Hong, 梅林健太, Janne Lehtomaki
    • 学会等名
      電子情報通信学会 スマート無線研究会 11月
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 無線給電センサネットワークにおける統計的チャネ ル品質に基づいたタイムスロット割り当て手法に関する一考察2021

    • 著者名/発表者名
      寺内健, 須藤克弥, 若生将史
    • 学会等名
      電子情報通信学会 スマート無線研究会 7月
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Low storage radio map using statistical inference2021

    • 著者名/発表者名
      Keita Katagiri and Takeo Fujii
    • 学会等名
      IEEE DySPAN2021, Online, Dec. 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Empirical CDF-based power control method for obstructed V2V communications2021

    • 著者名/発表者名
      Keita Katagiri, Koya Sato, and Takeo Fujii
    • 学会等名
      ICETC2021, Online, Dec. 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of the Number of Obstacles Based on p-value for V2V Communications2021

    • 著者名/発表者名
      Keita Katagiri, Koya Sato, and Takeo Fujii
    • 学会等名
      ICETC2021, Online, Dec. 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mesh-clustering-based radio maps construction for autonomous distributed networks2021

    • 著者名/発表者名
      Keita Katagiri and Takeo Fujii
    • 学会等名
      ICUFN 2021, online, Aug. 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] クラウドセンシングと連合学習を用いた無線環境相 関認識によるスループット予測手法の研究2021

    • 著者名/発表者名
      中新井田覚志, 藤井威生
    • 学会等名
      RISING, Nov. 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 決定係数に基づく距離減衰特性の分割モデル化2021

    • 著者名/発表者名
      片桐啓太, 藤井威生
    • 学会等名
      信学 技報, SR2021-54, Nov. 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] クラウドセンシングと連合学習を用いた無線環境相 関認識によるスループット予測手法の研究2021

    • 著者名/発表者名
      中新井田覚志, 藤井威生
    • 学会等名
      信学技報, SR2021-53, Nov. 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] メッシュクラスタリングに基づく自律分散環境向け電波 マップ構築2021

    • 著者名/発表者名
      片桐啓太, 藤井威生
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会 B-17-7, Sept. 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Wireless System Selection with Spectrum Database for IoT2021

    • 著者名/発表者名
      Soraya Mitate, Yudai Yamazaki, Takeo Fujii and Shusuke Narieda
    • 学会等名
      ICOIN 2021
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Harvest-Then-Transmit-Based TDMA Protocol with Statistical Channel State Information for Wireless Powered Sensor Networks2021

    • 著者名/発表者名
      Takeru Terauchi, Katsuya Suto, Masashi Wakaiki
    • 学会等名
      IEEE VTC'21-Spring
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Energy Detection for M-QAM Signals2021

    • 著者名/発表者名
      Shun Ishihara, Kenta Umebayashi,Janne Lehtomaki
    • 学会等名
      IEEE VTC'21-Spring
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 車車間通信における電波環境マップを用いた隠れ端末 問題を考慮したパケット到達率補正手法の検討2020

    • 著者名/発表者名
      上田有由夢, 藤井威生
    • 学会等名
      ITSシンポジウム2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 周波数利用観測に基づく動画ストリーミング開始の早期検出手法についての研究2020

    • 著者名/発表者名
      蛯澤皓斗、梅林健太、Janne Lehtomaki
    • 学会等名
      IEICE SR研
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] SICNN: Spatial Interpolation with Convolutional Neural Networks for Radio Environment Mapping2020

    • 著者名/発表者名
      Riku Hashimoto and Katsuya Suto
    • 学会等名
      International Conference on Artificial Intelligence in Information and Communication
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Time and Frequency Varying Noise Floor Estimation for Spectrum Usage Measurement2019

    • 著者名/発表者名
      H. Iwata, K. Umebayashi, A. Al-Tahmeesschi, Lopez-Benitez Miguel and J. J. Lehtomaki
    • 学会等名
      IEEE Wireless Communications and Networking Conference Workshop (WCNCW)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spectrum usage model for smart spectrum2019

    • 著者名/発表者名
      K. Umebayashi
    • 学会等名
      2019 IEEE/CIC International Conference on Communications Workshops in China (ICCC Workshops)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Statistics Shared CAF Diversity Combining Based Sensing Using Weight Computation Technique2019

    • 著者名/発表者名
      Shusuke Narieda, Daiki Cho, Kenta Umebayashi, Hiroshi Naruse
    • 学会等名
      2019 International Conference on Artificial Intelligence in Information and Communication
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 広く適用可能な周波数利用のモデル化に関する検討2019

    • 著者名/発表者名
      山田健斗, 梅林健太
    • 学会等名
      IEICE SR研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Finland-Japan 2nd mini Workshop for Wireless communications (2nd Sept 2022)2022

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2018-10-12   更新日: 2024-01-30  

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