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IoTの本格普及に向けた、衝突した端末信号の分離・復調技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K04465
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
研究機関岡山大学

研究代表者

上原 一浩  岡山大学, 自然科学学域, 教授 (10221798)

研究分担者 冨里 繁  岡山大学, 自然科学学域, 准教授 (60362951)
田野 哲  岡山大学, 自然科学学域, 教授 (80378835)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022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)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード蓄積一括無線信号処理 / 信号分離 / IoT / 無線アクセス
研究開始時の研究の概要

IoTが本格普及すると、数百億個のIoT端末が世界中に偏在し、限られた周波数資源の中でセンサ端末等の低機能の無線端末が無秩序に通信し、衝突や干渉により従来の受信機ではデータが受信出来なくなり、時に人々の安心安全をも脅かすという課題がある。本研究では、広帯域受信スペクトルを一旦クラウドに蓄積し、過去・現在・未来のデータを用いて一括信号処理することにより、従来の受信機では実現できない、衝突した信号や干渉を受けたIoT/M2M端末信号の分離・復調技術の確立を目指す。新規提案した新しい分離・復調手法である特徴量復調方式を具現化し、実用化を見据えた高性能化と適用領域拡大を行う。

研究成果の概要

従来の受信機では受信することができない、重畳した受信信号を分離・復調する技術を提案した。広帯域受信スペクトルを一旦クラウドに蓄積し、時間的に連続した周波数特性から、短時間フーリエ変換(STFT)により所望信号の中心周波数上の電力成分と位相成分を特徴量として抽出し、所望信号を復元する。実証実験プラットフォームを構築し、各種変調方式に対して、様々な条件の下で性能評価を行い、提案技術の有効性と適用性を明らかにし、4件の論文を投稿し採録された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

身の回りの殆どのデバイスに無線機能が搭載され、5Gも実用化され、IoTの本格普及が進んでいる。しかし数百億個のIoT端末が世界中に偏在し、限られた周波数資源の中でセンサ端末等の低機能の無線端末が無秩序に通信し、衝突や干渉により従来の受信機ではデータが受信出来なくなり、時に人々の安心安全をも脅かすという課題がある。本研究では、ネットワーク上での蓄積一括信号処理技術を用い、従来の受信機では実現できない、衝突した信号や干渉を受けたIoT/M2M端末信号の分離・復調技術を提案しその有効性を示した。抜本的な周波数有効利用実現の可能性をも秘めた本技術の確立により、将来のIoT基盤の開発に貢献できる。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] A study on continuous phase signal separation and demodulation method using stored data batch signal processing2022

    • 著者名/発表者名
      Tomofumi Hikasa, Takuyuki Hirakawa, Syo Nakaie, Shigeru Tomisato, Satoshi Denno, and Kazuhiro Uehara
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: 11 号: 12 ページ: 734-740

    • DOI

      10.1587/comex.2022COL0020

    • ISSN
      2187-0136
    • 年月日
      2022-12-01
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of sensor terminal signal separation performance based on modulation systems in storage-based batch signal processing using STFT2022

    • 著者名/発表者名
      Takuyuki Hirakawa, Toru Nishiyama, Syo Nakaie, Shigeru Tomisato, Satoshi Denno, and Kazuhiro Uehara
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: 11 号: 6 ページ: 319-323

    • DOI

      10.1587/comex.2022XBL0001

    • ISSN
      2187-0136
    • 年月日
      2022-06-01
    • 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
  • [雑誌論文] Examination of signal separation/demodulation method of multi-value modulation sensor terminal signal using STFT in storage batch signal processing2021

    • 著者名/発表者名
      Toru Nishiyama, Takuyuki Hirakawa, Syo Nakaie, Shigeru Tomisato, Satoshi Denno, and Kazuhiro Uehara
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: 10 号: 8 ページ: 458-462

    • DOI

      10.1587/comex.2021ETL0007

    • NAID

      130008070794

    • ISSN
      2187-0136
    • 年月日
      2021-08-01
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new scheme of automatic modulation classification using Convolutional Neural Network with constellation diagram2021

    • 著者名/発表者名
      Yutao Liu, Toru Nishiyama, Shigeru Tomisato, and Kazuhiro Uehara
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: 10 号: 8 ページ: 492-497

    • DOI

      10.1587/comex.2021ETL0020

    • NAID

      130008070789

    • ISSN
      2187-0136
    • 年月日
      2021-08-01
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A study on window function and window width of STFT in collision signal separation and demodulation method using stored batch signal processing2021

    • 著者名/発表者名
      Toru Nishiyama, Takuyuki Hirakawa, Syo Nakaie, Shigeru Tomisato, Satoshi Denno, and Kazuhiro Uehara
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: X10-B

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A study on automatic modulation classification of digital modulation signals using Convolutional Neural Network2021

    • 著者名/発表者名
      Yutao Liu, Toru Nishiyama, Shigeru Tomisato, and Kazuhiro Uehara
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: X10-B

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 送信機の特性を考慮した蓄積一括信号処理による信号分離・復調性能の評価2023

    • 著者名/発表者名
      三田湧大, 日笠智文, 平川拓志, 冨里繁, 田野哲, 上原一浩
    • 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
  • [学会発表] 蓄積一括信号処理による多数信号の分離・復調技術の一検討2022

    • 著者名/発表者名
      広瀬陸, 中家翔, 平川拓志, 冨里繁, 田野哲, 上原一浩
    • 学会等名
      2022年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 送受信特性を考慮した蓄積一括信号処理による信号分離・復調技術の一検討2022

    • 著者名/発表者名
      三田湧大, 日笠智文, 平川拓志, 冨里繁, 田野哲, 上原一浩
    • 学会等名
      2022年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 検波方式を考慮した蓄積一括信号処理による信号分離・復調技術の一検討2022

    • 著者名/発表者名
      三田湧大, 日笠智文, 平川拓志, 冨里繁, 田野哲, 上原一浩
    • 学会等名
      2022年度(第73回)電気・情報関連学会中国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 特徴量復調方式による振幅偏移変調の分離・復調技術の一検討2022

    • 著者名/発表者名
      本吉隼大, 広瀬陸, 日笠智文, 冨里繁, 田野哲, 上原一浩
    • 学会等名
      2022年度(第73回)電気・情報関連学会中国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 蓄積一括信号処理による帯域制限された連続位相信号の分離・復調技術の検討2022

    • 著者名/発表者名
      日笠智文, 平川拓志, 中家翔, 冨里繁, 田野哲, 上原一浩
    • 学会等名
      第24回IEEE広島支部学生シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 蓄積一括信号処理による振幅偏移変調の分離・復調技術の一検討2022

    • 著者名/発表者名
      本吉隼大, 広瀬陸, 日笠智文, 冨里繁, 田野哲, 上原一浩
    • 学会等名
      第24回IEEE広島支部学生シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 窓関数とD/Uの影響を考慮した蓄積一括信号処理による多数信号の分離・復調技術の一検討2022

    • 著者名/発表者名
      広瀬陸, 中家翔, 平川拓志, 冨里繁, 田野哲, 上原一浩
    • 学会等名
      第24回IEEE広島支部学生シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 送信機の特性を考慮した蓄積一括信号処理による信号分離・復調技術の一検討2022

    • 著者名/発表者名
      三田湧大, 日笠智文, 平川拓志, 冨里繁, 田野哲, 上原一浩
    • 学会等名
      第24回IEEE広島支部学生シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 蓄積一括信号処理による連続位相信号の分離・復調技術の検討2022

    • 著者名/発表者名
      日笠智文, 平川拓志, 中家翔, 冨里繁, 田野哲, 上原一浩
    • 学会等名
      2022年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 蓄積一括信号処理における信号の重畳度とEb/N0に関する信号分離性能の検討2021

    • 著者名/発表者名
      中家翔, 西山徹, 平川拓志, 冨里繁, 田野哲, 上原一浩
    • 学会等名
      2021年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 蓄積一括信号処理における信号の重畳度とD/Uに関する信号分離性能の検討2021

    • 著者名/発表者名
      平川拓志, 西山徹, 中家翔, 冨里繁, 田野哲, 上原一浩
    • 学会等名
      2021年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Convolutional Neural Network models for automatic modulation classification using constellation diagrams2021

    • 著者名/発表者名
      Yutao Liu, Toru Nishiyama, Shigeru Tomisato, and Kazuhiro Uehara
    • 学会等名
      2021年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 蓄積一括信号処理による多数信号の分離・復調技術の検討2021

    • 著者名/発表者名
      広瀬陸, 中家翔, 平川拓志, 冨里繁, 田野哲, 上原一浩
    • 学会等名
      2021年度(第72回)電気・情報関連学会中国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 蓄積一括信号処理による連続位相信号の分離・復調技術の一検討2021

    • 著者名/発表者名
      日笠智文, 平川拓志, 中家翔, 冨里繁, 田野哲, 上原一浩
    • 学会等名
      2021年度(第72回)電気・情報関連学会中国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 蓄積一括信号処理による帯域制限された信号の分離性能評価2021

    • 著者名/発表者名
      平川拓志, 西山徹, 中家翔, 冨里繁, 田野哲, 上原一浩
    • 学会等名
      第23回IEEE広島支部学生シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of signal separation / demodulation performance of signals with different modulation systems in storage batch signal processing2021

    • 著者名/発表者名
      Takuyuki Hirakawa, Toru Nishiyama, Syo Nakaie, Shigeru Tomisato, Satoshi Denno, and Kazuhiro Uehara
    • 学会等名
      2021 International Conference on Emerging Technologies for Communications (ICETC 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 蓄積一括信号処理を用いた衝突した信号の分離・復調方法におけるSTFT窓幅の一検討2020

    • 著者名/発表者名
      西山徹, 平川拓志, 中家翔, 冨里繁, 田野哲, 上原一浩
    • 学会等名
      2020年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Automatic modulation classification of digital modulation signals using Convolutional Neural Network with constellation diagram2020

    • 著者名/発表者名
      Yutao Liu, Toru Nishiyama, Shigeru Tomisato, and Kazuhiro Uehara
    • 学会等名
      2020年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 蓄積一括信号処理によるセンサ端末信号分離・復調技術におけるEb/N0の影響の検討2020

    • 著者名/発表者名
      中家翔, 平川拓志, 西山徹, 冨里繁, 田野哲, 上原一浩
    • 学会等名
      第22回IEEE広島支部学生シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 蓄積一括信号処理を用いた衝突した信号の分離・復調方法におけるSTFT窓関数・窓幅の検討2020

    • 著者名/発表者名
      西山徹, 平川拓志, 中家翔, 冨里繁, 田野哲, 上原一浩
    • 学会等名
      第22回IEEE広島支部学生シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 蓄積一括信号処理による干渉信号の電力の影響を踏まえた分離性能評価2020

    • 著者名/発表者名
      平川拓志, 西山徹, 中家翔, 冨里繁, 田野哲, 上原一浩
    • 学会等名
      第22回IEEE広島支部学生シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Dive into Convolutional Neural Network with constellation diagram for automatic modulation classification2020

    • 著者名/発表者名
      Yutao Liu, Toru Nishiyama, Shigeru Tomisato, Kazuhiro Uehara
    • 学会等名
      第22回IEEE広島支部学生シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] A study on automatic modulation classification of digital modulation signals using Convolutional Neural Network2020

    • 著者名/発表者名
      Yutao Liu, Toru Nishiyama, Shigeru Tomisato, and Kazuhiro Uehara
    • 学会等名
      2020 International Conference on Emerging Technologies for Communications (ICETC 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A study on window function and window width of STFT in collision signal separation and demodulation method using stored batch signal processing2020

    • 著者名/発表者名
      Toru Nishiyama, Takuyuki Hirakawa, Syo Nakaie, Shigeru Tomisato, Satoshi Denno, and Kazuhiro Uehara
    • 学会等名
      2020 International Conference on Emerging Technologies for Communications (ICETC 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 蓄積一括信号処理における信号の重畳度とEb/N0に関する信号分離性能の検討2020

    • 著者名/発表者名
      中家翔, 西山徹, 平川拓志, 冨里繁, 田野哲, 上原一浩
    • 学会等名
      2021年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 蓄積一括信号処理における信号の重畳度とD/Uに関する信号分離性能の検討2020

    • 著者名/発表者名
      平川拓志, 西山徹, 中家翔, 冨里繁, 田野哲, 上原一浩
    • 学会等名
      2021年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Convolutional Neural Network models for automatic modulation classification using constellation diagrams2020

    • 著者名/発表者名
      Yutao Liu, Toru Nishiyama, Shigeru Tomisato, and Kazuhiro Uehara
    • 学会等名
      2021年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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