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携帯端末を活用した電波環境の多次元ビッグデータ解析による無線周波数資源の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 19K14988
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分21020:通信工学関連
研究機関電気通信大学 (2021)
東京理科大学 (2019-2020)

研究代表者

佐藤 光哉  電気通信大学, 人工知能先端研究センター, 助教 (60822533)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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)
キーワード無線通信 / 電波伝搬 / 周波数共用 / 空間統計 / 機械学習 / ビッグデータ / 車車間通信 / 最適化 / センシング
研究開始時の研究の概要

数百億台もの無線端末が競合する次世代無線システムを対象に、一般ユーザの端末が観測した電波環境情報をクラウドに集約し、それらを空間・周波数・時間軸で解析することで高精度な電波環境推定を実現する技術の研究を行なう。スマートフォンや無線LANから取得した限られた帯域内における観測情報のみでも「任意の帯域で」「場所を選ばず」電波環境を推定でき、無線通信全体の効率向上に寄与する技術の確立を目指す。

研究成果の概要

無線ビッグデータに基づく受信電力特性の多次元内挿法を確立した。具体的に、従来方式が固定基地局・単一周波数での空間内挿にのみ対応していたところ、空間-周波数軸内挿への拡張および送信位置の一般化に成功した。送受信者双方が移動するシステムや、複数周波数を使用するシステムの受信電力特性も精度良く推定できる。また、車両向け通信システムを対象に無線ビッグデータを活用した通信方式を提案し、通信効率が改善可能であることを示した。最後に、発展的話題として分散連合機械学習を活用した端末間での高速高精度なデータ解析法を提案し、無線環境の時系列データ等を効率よく学習できることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

無線システムの需要増大に伴い、新規システムへ割り当てる帯域の不足や既存システムの混雑といった問題が年々深刻化している。本研究を通して得られた成果により、限られた無線周波数資源の無駄のない活用の実現が期待される。例として、他者への干渉が小さく済みそうな帯域を積極利用し、かつ通信品質が不安定な箇所は避けることで安定かつ高速な通信を実現するといった使い方が挙げられる。スマートフォンやIoTセンサはもちろん、車車間通信のような信頼度が求められるシステムをサポートする基盤技術となるであろう。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Rate-Adapted Decentralized Learning Over Wireless Networks2021

    • 著者名/発表者名
      Koya Sato and Daisuke Sugimura
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Cognitive Communications and Networking

      巻: - 号: 4 ページ: 1412-1429

    • DOI

      10.1109/tccn.2021.3074908

    • 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] On the Performance of Neural Network Residual Kriging in Radio Environment Mapping2019

    • 著者名/発表者名
      Koya Sato, Kei Inage, and Takeo Fujii
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 7 ページ: 94557-94568

    • DOI

      10.1109/access.2019.2928832

    • 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
  • [学会発表] 無線環境の可視化:空間統計学の基礎とその多次元拡張2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤光哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会 信号処理研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 無線環境における送信レート適応化に基づく分散機械学習の高速化2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤光哉, 杉村大輔
    • 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
      2021 実績報告書
  • [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
      IEICE ICETC2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 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
      IEICE ICETC2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deterministic Video Streaming with Deep Learning Enabled Base Station Intervention for Stable Remote Driving System2021

    • 著者名/発表者名
      Kohei Kato, Katsuya Suto, and Koya Sato
    • 学会等名
      IEEE ICC 2021 Workshop on Time-sensitive and Deterministic Networking (TsDN)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] [パネル討論] 周波数共用におけるデータ駆動型電波伝搬推定の動向と課題2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤光哉
    • 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
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 車車間通信のためのp値を用いた遮蔽車両台数推定法2020

    • 著者名/発表者名
      片桐啓太, 佐藤光哉, 藤井威生
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] Network-Density-Controlled Decentralized Parallel Stochastic Gradient Descent in Wireless Systems2020

    • 著者名/発表者名
      Koya Sato, Yasuyuki Satoh, and Daisuke Sugimura
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Communications 2020 (IEEE ICC2020)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電波マップの周波数-空間補間に関する検討2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤光哉, 稲毛契, 藤井威生
    • 学会等名
      電子通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Clustering of Signal Power Distribution Toward Low Storage Crowdsourced Spectrum Database2019

    • 著者名/発表者名
      Yoji Uesugi, Keita Katagiri, Koya Sato, Kei Inage, and Takeo Fujii
    • 学会等名
      IEEE Vehicular Technology Conference (VTC) 2019-Fall Workshop on 5G and Beyond Technologies for Ultra-Dense Environments
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] (GitHub)Rate Adaptation Algorithm for DFL

    • URL

      https://github.com/ksatolab-uec/rate-adaptation_for_decentralized-fl_ieee-tccn2021

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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