| 研究課題/領域番号 |
20K04460
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21020:通信工学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
西村 寿彦 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (70301934)
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| 研究分担者 |
大鐘 武雄 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (10271636)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | ルースビームフォーミング / マルチユーザ大規模MIMOシステム / アンテナ選択 / 遺伝的アルゴリズム / アニーリング / 直接二値探 索法 / 評価関数 / バイナリ差分進化 / 直接二値探索法 / 量子アニーリング / 簡易ビーム形成 / 大規模MIMO / 送信プリコーディング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
アンテナ選択のみで簡易的なビーム形成を行う方法を、ルースビームフォーミングと名付けた。これを実現するため、機械学習を導入し、最適なアンテナ選択法を検討する。最終的には、この最適なアンテナ選択の傾向を見極めて、簡易的にアンテナ選択を行う手法を開発し、その効果を評価する。
ルースビームフォーミングの有効性が大きければ、送信側の信号処理を大幅に軽減できるだけでなく、送信機の回路規模や消費電力も軽減できると見込まれる。さらに、受信側にも複数アンテナ素子を設けることを考えた場合、同様のアンテナ選択を行うことで、さらなる特性向上の実現が可能となると期待している。
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| 研究成果の概要 |
マルチユーザ大規模MIMO システムでは, 基地局に100 素子以上の送信アンテナ素子を配置することに伴い, ウェイト形成の計算量が著しく増大する. このため，送信に使用するアンテナを選択するのみでウェイトを生成する簡易ビーム形成という手法が提案されている. 本研究では, 進化アルゴリズムの一手法であるバイナリ差分進化や量子アニーリング，そして直接二値探索法といった，組み合わせ最適化手法を適用し，従来の学習時評価関数および, 提案した評価関数によって実際に準最適解を生成したのち, その性能を下り回線における全ユーザのチャネル容量の総和を各種基準で評価した.
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
送信に使用するアンテナ素子数の増加に伴い，送信プリコーディングにおけるウェイト生成の際の計算量の増加が懸念されている．ユーザ毎に送信に使用するアンテナを選択することで簡易的にビーム形成を行う手法を提案し，検討を行ってきた．ユーザ数とアンテナ素子数の増加に伴いその組み合わせが爆発的に増加するので，効率的なアンテナ選択法の開発が必要だが，計算量を考慮しない最適なビームフォーミングに匹敵する簡易なアンテナ選択法は，まだ見つかっていない．本研究では，ルースビームフォーミングと名付けたこの簡易的なビーム形成法を実現し，送信機における信号処理を大幅に軽減することを目的とする．
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